DE60224638T2 - Switching Power Supply - Google Patents

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Description

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schaltnetzteil mit einer Leistungsfaktor-Steigerungsfunktion.The The invention relates to a switching power supply having a power factor increasing function.

Verschiedene Schaltnetzteile in Form eines Wandlers vom Verbund-Resonanztyp, bei dem ein Wandler vom Resonanztyp auf der Primärseite und eine Resonanzschaltung außerdem auf der Sekundärseite vorgesehen sind, sind vom Anmelder dieser Anmeldung vorgeschlagen worden. Außerdem sind vom Anmelder der vorliegenden Anmeldung verschiedene Leistungsschaltungen vorgeschlagen worden, die eine Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung zur Steigerung des Leistungsfaktors eines Wandlers vom Verbund-Resonanztyp enthalten.Various Switching power supplies in the form of a composite resonance type converter, wherein a resonant type transducer on the primary side and a resonant circuit Furthermore on the secondary side are proposed by the applicant of this application Service. Furthermore are various power circuits by the assignee of the present application has been proposed, which is a power factor increase circuit for increasing the power factor of a composite resonant type converter contain.

Unter derartigen Leistungsfaktor-Steigerungsschaltungen sind Leistungsfaktor-Steigerungsschaltungen vom Spannungs-Rückkopplungstyp vorgeschlagen worden, bei denen eine auf der Primärseite erzeugte Spannungsresonanz-Impulsspannung zu einem Glättungskondensator zurückgekoppelt wird, um den Stromflusswinkel des eingangsseitigen Wechselstroms zu vergrößern, damit der Leistungsfaktor gesteigert wird. Als Leistungsfaktor-Steigerungsschaltungen des beschriebenen Typs sind vom Anmelder der vorliegenden Patentanmeldung verschiedene Schaltungen vorgeschlagen worden, die eine Schaltung vom elektrostatischen Kapazitäts-Kopplungstyp umfassen, der ein Kondensator-Spannungsteilersystem, eine Schaltung vom magnetischen Kopplungstyp eines Kapazitäts-Spannungsteilersystems, eine Schaltung vom magnetischen Kopplungstyp eines Tertiärwicklungssystems und eine Schaltung vom Dioden-Kopplungstyp eines Tertiärwicklungssystems umfassen.Under Such power factor enhancement circuits are power factor enhancement circuits of the voltage feedback type have been proposed in which one generated on the primary side Voltage resonance pulse voltage fed back to a smoothing capacitor is the current flow angle of the input alternating current to enlarge, with it the power factor is increased. As power factor increase circuits of the type described are different from the applicant of the present patent application Circuits have been proposed which include a circuit of electrostatic Capacity coupling type comprising a capacitor voltage divider system, a circuit of the magnetic coupling type of a capacitance-voltage divider system, a magnetic coupling type circuit of a tertiary winding system and a diode coupling type circuit of a tertiary winding system include.

Es wird in Betracht gezogen, dass unter den erwähnten verschiedenen Leistungsfaktor-Steigerungsschaltungen die Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung des Dioden-Kopplungstyps eines Tertiärwicklungssystems hinsichtlich des Leistungsumsetzungswirkungsgrads, der Kosten, der Änderungscharakteristik der Gleichstrom-Eingangsspannung, des Null-Volt-Schalt-(ZVS)-Arbeitsbereichs eines Schaltelements usw. am brauchbarsten ist.It It is contemplated that among the various power factor enhancement circuits mentioned the power factor-increasing circuit of the diode coupling type a Tertiary winding scheme in terms of power conversion efficiency, cost, change characteristic the DC input voltage, the zero volt switching (ZVS) working range a switching element, etc. is the most useful.

Unter Bezugnahme auf 17 wird nun ein Beispiel eines Schaltnetzteils beschrieben, welches eine Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung vom Dioden-Kopplungstyp eines Tertiärwicklungssystems als Vorrichtung der verwandten Technik enthält.With reference to 17 Now, an example of a switching power supply including a diode coupling type power factor increasing circuit of a tertiary winding system as a related art apparatus will be described.

Gemäß 17 enthält die dargestellte Netzteilschaltung eine Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 20 zur Steigerung des Leistungsfaktors eines Schaltumsetzers vom Spannungsresonanztyp.According to 17 The illustrated power supply circuit includes a power factor enhancement circuit 20 for increasing the power factor of a voltage resonance type switching converter.

Die Netzteilschaltung enthält ferner ein Netzfilter 21, welches für eine Netzwechselspannungsquelle AC vorgesehen und beispielsweise aus einem Netzfilter-Transformator oder einem über den Leitungen liegenden Kondensator (das ist ein Kondensator zur Filterung der Störung eines Netzteils) gebildet ist. Die Netzteilschaltung enthält ferner eine Brückengleichrichterschaltung Di für eine Vollweggleichrichtung der Netzwechselspannung AC.The power supply circuit further includes a line filter 21 which is intended for a mains AC voltage source AC and is formed, for example, by a mains filter transformer or a capacitor located above the lines (this is a capacitor for filtering the disturbance of a power supply unit). The power supply circuit further includes a bridge rectifier circuit Di for full-wave rectification of the AC line voltage AC.

Mit einer gleichgerichteten Ausgangsspannung der Brückengleichrichterschaltung Di wird ein Glättungskondensator Ci durch die Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 20 geladen. Damit wird an dem Glättungskondensator Ci eine gleichgerichtete und geglättete Spannung Ei erhalten.With a rectified output voltage of the bridge rectifier circuit Di becomes a smoothing capacitor Ci by the power factor increasing circuit 20 loaded. Thus, a rectified and smoothed voltage Ei is obtained on the smoothing capacitor Ci.

Der Umsetzer vom Spannungsresonanztyp enthält ein Schaltelement Q1 in Form beispielsweise eines MOS-Feldeffekttransistors.Of the A voltage resonance type converter includes a switching element Q1 in FIG Shape, for example, a MOS field effect transistor.

Zwischen der Drain-Elektrode und der Source-Elektrode des Schaltelements Q1 ist eine Klemmdiode DD derart eingefügt, dass sie einen Pfad für einen Klemmstrom bildet, der fließt, wenn das Schaltelement Q1 ausgeschaltet ist.Between the drain electrode and the source electrode of the switching element Q1, a clamp diode DD is inserted to provide a path for a Forms clamping current that flows when the switching element Q1 is turned off.

Die Drain-Elektrode des Schaltelements Q1 ist mit einem positiven Anschluss eines Glättungskondensators Ci über eine Primärwicklung N1 eines Trenn-Umsetztransformators PIT verbunden. Die Source-Elektrode des Schaltelements Q1 ist mit Erde bzw. Masse auf der Primärseite verbunden.The Drain electrode of the switching element Q1 is connected to a positive terminal a smoothing capacitor Ci over a primary winding N1 of a separation transforming transformer PIT connected. The source electrode of the switching element Q1 is with Earth or ground on the primary side connected.

Ein Schalt-Steuersignal von einer nicht dargestellten Schalt-Steuerschaltung wird der Gate-Elektrode des Schaltelements Q1 zugeführt, so dass das Schaltelement Q1 auf das Schalt-Steuersignal hin eine Schaltoperation ausführt. Das Schalt-Steuersignal weist eine Frequenz auf, die beispielsweise in Abhängigkeit vom Pegel einer sekundarseitigen Ausgangs-Gleichspannung geändert wird. Dadurch wird die sekundärseitige Ausgangs-Gleichspannung durch die Schaltfrequenzsteuerung stabilisiert.One Switching control signal from a switching control circuit, not shown is supplied to the gate electrode of the switching element Q1, so that the switching element Q1 is a switching operation in response to the switching control signal performs. The switching control signal has a frequency, for example dependent on is changed from the level of a secondary side output DC voltage. This will cause the secondary side Output DC voltage stabilized by the switching frequency control.

Ferner ist zwischen der Drain-Elektrode und der Source-Elektrode des Schaltelements Q1 ein Parallelresonanzkondensator Cr angeschlossen. Der Parallelresonanzkondensator Cr weist eine Kapazität auf, die mit der Streuinduktivität L1 von der Seite der Primärwicklung N1 des Trenn-Umsetztransformators PIT zusammenwirkt, um eine primärseitige Parallelresonanzschaltung des Umsetzers vom Spannungsresonanztyp zu bilden. Wenn das Schaltelement Q1 ausgeschaltet ist, wirkt die Parallelresonanzschaltung so, dass die Spannung an dem Resonanzkondensator Cr tatsächlich eine Impulswellenform einer Sinuswelle aufweist, wodurch der Betrieb des Spannungsresonanztyps erhalten wird.Further, a parallel resonance capacitor Cr is connected between the drain and the source of the switching element Q1. The parallel resonant capacitor Cr has a capacitance which cooperates with the stray inductance L1 from the primary winding N1 side of the isolation converting transformer PIT to form a primary side parallel resonant circuit of the voltage resonance type converter. When the switching element Q1 is turned off, the parallel resonance circuit operates so that the voltage across the resonance capacitor Cr actually becomes a pulse waveform of Sine wave, whereby the operation of the voltage resonance type is obtained.

Ein Ende der Primärwicklung N1 des Trenn-Umsetztransformators PIT ist mit der Drain-Elektrode des Schaltelements Q1 verbunden, während das andere Ende der Primärwicklung N1 mit der positiven Elektrode (d. h. mit der gleichgerichteten und geglätteten Spannung Ei) des Glättungskondensators Ci verbunden ist.One End of the primary winding N1 of the isolation conversion transformer PIT is connected to the drain electrode of the switching element Q1, while the other end of the primary winding N1 with the positive electrode (ie with the rectified and smoothed Voltage Ei) of the smoothing capacitor Ci is connected.

Eine Tertiärwicklung N3 ist als gesonderte Wicklung an derselben Stelle wie die Primärwicklung N1 gebildet, d. h. auf der Primärseite. Die Tertiärwicklung N3 wirkt als Rückkopplungswicklung, und ein Anschlussende der Tertiärwicklung N3 ist mit einem Anodenschaltungspunkt einer Diode D3 vom schnellen Freilauftyp der Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 20 durch einen Reihenresonanzkondensator C10 verbunden.A tertiary winding N3 is formed as a separate winding in the same place as the primary winding N1, ie on the primary side. The tertiary winding N3 acts as a feedback winding, and a terminal end of the tertiary winding N3 is connected to an anode node of a high-speed flywheel type diode D3 of the power factor increasing circuit 20 connected by a series resonant capacitor C10.

Auf der Sekundärseite des Trenn-Umsetztransformators PIT wird in einer Sekundärwicklung N2 eine durch die Primärwicklung N1 induzierte Wechselspannung erzeugt. Da in diesem Fall ein sekundärseitiger Parallelresonanzkondensator C2 der Sekundärwicklung N2 parallel geschaltet ist, ist eine Parallelresonanzschaltung aus einer Streuinduktivität L2 der Sekundärwicklung N2 und der Kapazität des sekundärseitigen Parallelresonanzkondensators C2 gebildet. Durch die Parallelresonanzschaltung wird die in der Sekundärwicklung N2 erregte Wechselspannung eine Resonanzspannung. Mit anderen Worten ausgedrückt heißt dies, dass auf der Sekundärseite ein Spannungsresonanzbetrieb erhalten wird.On the secondary side of the isolation conversion transformer PIT becomes in a secondary winding N2 one through the primary winding N1 induced AC voltage generated. Because in this case a secondary-sided Parallel resonant capacitor C2 of the secondary winding N2 connected in parallel is a parallel resonance circuit of a leakage inductance L2 of secondary winding N2 and the capacity of the secondary Parallel resonant capacitor C2 formed. By the parallel resonance circuit is in the secondary winding N2 AC voltage excited a resonance voltage. In other words expressed is called this, that on the secondary side a voltage resonance operation is obtained.

In der Netzteilschaltung ist insbesondere eine Parallelresonanzschaltung auf der Primärseite vorgesehen, um für einen Schaltbetrieb vom Spannungsresonanztyp zu sorgen, während eine weitere Parallelresonanzschaltung auf der Sekundärseite vorgesehen ist, um einen Spannungsresonanzbetrieb zu erzielen. Mit anderen Worten ausgedrückt heißt dies, dass in der Netzteilschaltung ein Verbund-Schaltumsetzer vom Resonanztyp gebildet ist.In the power supply circuit is in particular a parallel resonance circuit provided on the primary side, around for to provide a switching mode of the voltage resonance type, while a further parallel resonance circuit is provided on the secondary side to a To achieve voltage resonance operation. In other words, this means in the power supply circuit, a resonant type composite switching converter is formed.

In diesem Fall sind eine Gleichrichtungsdiode Do1 und ein Glättungskondensator Co1 in einer solchen Weise, wie aus 17 ersichtlich ist, mit der in einer oben beschriebenen Weise gebildeten sekundärseitigen Parallelresonanzschaltung so verbunden, dass eine Halbwellen-Gleichrichtungs-Glättungsschaltung gebildet ist, die eine Ausgangsgleichspannung Eo1 bildet.In this case, a rectification diode Do1 and a smoothing capacitor Co1 are in such a way as 17 is apparent, connected to the secondary side parallel resonant circuit formed in a manner described above so that a half-wave rectification smoothing circuit is formed, which forms a DC output voltage Eo1.

Nunmehr wird ein Aufbau der Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 20 beschrieben.Now, a construction of the power factor increasing circuit will be described 20 described.

In der Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 20 sind eine Drosselspule Ls und eine Diode D3 vom schnellen Freilauftyp in Reihe miteinander verbunden und zwischen dem positiven Ausgangsanschluss der Brückengleichrichterschaltung Di und dem positiven Anschluss des Glättungskondensators Ci eingefügt.In the power factor increase circuit 20 For example, a reactor Ls and a fast-recovery type diode D3 are connected in series and inserted between the positive output terminal of the bridge rectifier circuit Di and the positive terminal of the smoothing capacitor Ci.

Ein Filterkondensator CN ist der Reihenschaltung aus der Drosselspule Ls und der Diode D3 vom schnellen Freilauftyp parallel geschaltet, um zusammen mit der Drosselspule Ls ein Tiefpassfilter des Normalbetriebs zu bilden.One Filter capacitor CN is the series circuit of the choke coil Ls and the diode D3 of the fast freewheeling type are connected in parallel, together with the inductor Ls a low-pass filter of normal operation to build.

Die Tertiärwicklung N3 des Trenn-Umsetztransformators PIT ist durch den Reihenresonanzkondensator C10 mit einem Schaltungsknoten zwischen der Anode der Diode D3 vom schnellen Freilauftyp und der Drosselspule Ls der Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 20 verbunden, so dass eine von der primärseitigen Parallelresonanzschaltung erhaltene Schaltausgangsspannung (Spannungsresonanz-Impulsspannung) zu der Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 20 zurückgekoppelt wird.The tertiary winding N3 of the isolation converting transformer PIT is connected through the series resonant capacitor C10 with a circuit node between the anode of the fast-recovery type diode D3 and the reactor Ls of the power factor increasing circuit 20 so that a switching output voltage (voltage resonance pulse voltage) obtained from the primary side parallel resonance circuit becomes the power factor increasing circuit 20 is fed back.

Wenn in diesem Fall die absolute Spannung einer Eingangswechselspannung VAC einen Wert in der Nähe ihres einen Spitzenwertes aufweist, leitet die Diode D3 vom schnellen Freilauftyp, und es fließt ein Ladestrom von der Eingangswechselspannungsquelle AC durch die Drosselspule Ls und die Diode D3 vom schnellen Freilauftyp zu dem Glättungskondensator Ci. Gleichzeitig wird eine Spannungsresonanz-Impulsspannung der Tertiärwicklung N3 zu der Reihenschaltung aus dem Reihenresonanzkondensator C10 und der Diode D3 vom schnellen Freilauftyp zurückgekoppelt, um die Diode D3 vom schnellen Freilauftyp zu veranlassen, eine Schaltoperation zu bewirken, durch die der Stromflusswinkel des Eingangswechselstroms IAC vergrößert wird, damit dadurch eine Leistungsfaktor-Steigerungsfunktion erzielt wird.If in this case, the absolute voltage of an input AC voltage VAC a value close has a peak, the diode D3 conducts from the fast Freewheel type, and it flows in Charge current from the AC input voltage AC through the choke coil Ls and the fast-recovery type diode D3 to the smoothing capacitor Ci. At the same time, a voltage resonance pulse voltage of tertiary winding N3 to the series connection of the series resonant capacitor C10 and the fast-recovery type diode D3 is fed back to the diode D3 to cause the high speed flywheel type to effect a shift operation, which increases the current flow angle of the input AC current IAC, thereby achieving a power factor enhancement function.

Falls der Absolutwert der Eingangswechselspannung VAC absinkt, wird sodann die Diode D3 vom schnellen Freilauftyp nicht leitend gemacht, und die Tertiärwicklung N3, welche die Spannungsresonanz-Impulsspannung liefert, arbeitet mit der Reihenschaltung aus denn Reihenresonanzkondensator C10, der Drosselspule Ls und dem Filterkondensator CN zusammen, um eine Reihenresonanzschaltung zu bilden.If the absolute value of the input AC voltage VAC decreases, then becomes the diode D3 of a fast freewheeling type was made non-conducting, and the tertiary winding N3, which provides the voltage resonance pulse voltage, operates with the series connection of the series resonant capacitor C10, the choke coil Ls and the filter capacitor CN together to a Form series resonance circuit.

18 und 19 zeigen Betriebswellenformen der Komponenten der oben beschriebenen Schaltung. Insbesondere zeigt 18 Betriebswellenformen, wenn die Eingangswechselspannung VAC einen Wert um die Null-Spannung aufweist, während 19 Betriebswellenformen zeigt, wenn die Eingangswechselspannung VAC einen Wert um eine Spitzenspannung herum aufweist. 18 and 19 show operating waveforms of the components of the circuit described above. In particular shows 18 Operating waveforms when the input AC voltage VAC has a value around the zero voltage during 19 Operating waveforms when the AC input voltage VAC changes a value has a peak voltage around.

Unter Bezugnahme auf 18 kann aus den Wellenformen des Stromes iQ und der Spannung vds des Schaltelements Q1 ersehen werden, dass der Betrieb der oben beschriebenen Schaltung ein ZVS-Betrieb ist und dass der Schaltverlust verringert werden kann.With reference to 18 It can be seen from the waveforms of the current iQ and the voltage vds of the switching element Q1 that the operation of the circuit described above is ZVS operation and that the switching loss can be reduced.

Ferner erzeugt die Schaltung eine Spannung mit einem Signalverlauf ähnlich der der Spannung vds des Schaltelements Q1 als Tertiärwicklungsspannung V3. Wenn die Spannung V3 dem Reihenresonanzkondensator C10 der Reihenresonanzschaltung aus dem Kondensator C10, der Drosselspule Ls und dem Filterkondensator CN zugeführt wird, und ein Resonanzstrom fließt, schwingt die Anodenanschlussspannung der Diode D3 vom schnellen Freilauftyp in einer Schaltperiode. Wenn die Eingangswechselspannung VAC um 0 herum liegt, ist die Eingangs-Gleichrichtungsspannung V1 niedrig, und daher ist die Anodenspannung der Diode D3 vom schnellen Freilauftyp in dem Fall, dass die durch die Drosselspule Ls erzeugte Spannung der Eingangs-Gleichrichtungsspannung V1 überlagert ist, normalerweise niedriger als die Kathodenspannung, bei der es sich um die Spannung Ei an dem Glättungskondensator Ci handelt. und die Diode D3 vom schnellen Freilauftyp verbleibt in einem AUS-Zustand. Demgemäß fließt kein Eingangswechselstrom.Further The circuit generates a voltage with a waveform similar to the one the voltage vds of the switching element Q1 as the tertiary winding voltage V3. If the voltage V3 is applied to the series resonant capacitor C10 of the series resonant circuit from the capacitor C10, the choke coil Ls and the filter capacitor CN is supplied, and a resonance current flows, The anode terminal voltage of diode D3 swings from the fast Freewheel type in one switching period. When the input AC voltage VAC is around 0, the input rectification voltage is V1 low, and therefore the anode voltage of the diode D3 is fast Freewheeling type in the case that generated by the choke coil Ls Voltage of the input rectification voltage V1 superimposed is usually lower than the cathode voltage at which it is is the voltage Ei on the smoothing capacitor Ci. and the fast-recovery-type diode D3 remains in an OFF state. Accordingly, no flows AC input current.

Falls die Eingangswechselspannung VAC soweit ansteigt, dass die Eingangs-Gleichrichtungsspannung V1 überschritten ist, dann wird mit Rücksicht darauf, dass die Anodenspannung der Diode D3 vom schnellen Freilauftyp höher wird als die eingangsseitige geglättete Spannung Ei, und zwar aufgrund der ihr überlagerten Spannung, die Diode D3 vom schnellen Freilauftyp leitend gemacht, und der Eingangswechselstrom IAC beginnt, durch die Diode D3 vom schnellen Freilauftyp zu fließen. Da der Eingangswechselstrom IAC zu einem Zeitpunkt zu fließen beginnt, zu dem die Eingangswechselspannung VAC um die von der Drosselspule Ls erzeugte Spannung niedriger ist als die eingangsseitige geglättet Spannung Ei, nimmt demgemäß der Stromflusswinkel des Eingangswechselstromes IAC zu, und der Leistungsfaktor kann gesteigert werden.If the AC input voltage VAC rises so far that the input rectification voltage V1 exceeded is, then with respect that the anode voltage of the diode D3 from the fast freewheeling type gets higher as the input-side smoothed Voltage egg, because of the voltage superimposed on it, the diode D3 made the fast freewheeling type, and the input AC power IAC begins to flow through the fast freewheel type diode D3. There the input AC current IAC starts to flow at a time to which the input AC voltage VAC to that of the choke coil Ls generated voltage is lower than the input side smoothed voltage Ei, accordingly takes the current flow angle of the input AC IAC, and the power factor can be increased.

Nebenbei sei angemerkt, dass ein Bedarf dahingehend besteht, das Schaltnetzteil sowohl für den 100 V-Typ als auch für den 200 V-Typ als Eingangswechselspannung VAC einzurichten, um zu ermöglichen, dass das Schaltnetzteil für einen weltweiten Einsatz betriebsbereit ist.By the way It should be noted that there is a need for the switching power supply as well as the 100 V type as well set the 200V type as input AC voltage VAC to enable, that the switching power supply for ready for worldwide use.

Damit das Schaltnetzteil einer Anforderung bezüglich einer Last-Leistungsänderung von 200 W bis 0 W bei einer Eingangsspannungsänderung zwischen dem 100 V-Typ und dem 200 V-Typ genügt, muss eine aktive Spannungs-Klemmschaltung der Primärseite des Verbund-Umsetzers vom Resonanztyp hinzugefügt werden, um den Steuerungsbereich der Schaltoperation zu erweitern.In order to the switching power supply of a request for a load power change from 200W to 0W with an input voltage change between the 100V type and the 200 V type is enough an active voltage clamp circuit of the primary side of the composite converter added by the resonance type to extend the control range of the switching operation.

In diesem Fall stellt es eine mögliche Vorstellung dar, eine aktive Spannungs-Klemmschaltung auf der Primärseite einer derartigen Schaltung anzuordnen, wie dies in 17 veranschaulicht ist, die die Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 20 vom Dioden-Kopplungstyp eines Tertiärwicklungssystems aufweist. Die Schaltungsanordnung bringt jedoch folgende Probleme mit sich.In this case, one possible idea is to arrange an active voltage clamp on the primary side of such a circuit, as shown in FIG 17 which has the diode coupling type power factor increasing circuit 20 of a tertiary winding system. However, the circuit arrangement involves the following problems.

Sogar dann, wenn die Eingangswechselspannung VAC vom 100 V-Typ ist, ist der Leistungsfaktor auf etwa 0,85 gesteigert, und ein Oberwellenverzerrungs-Steuerungswert ist zufrieden stellend. Wenn demgegenüber die Eingangswechselspannung VAC gegeben ist mit 230 V, weist der Leistungsfaktor einen Abfall auf etwa 0,7 auf, und ein Oberwellenverzerrungs-Steuerungswert ist nicht zufrieden stellend. Daher kann eine Netzteilschaltung mit einem verbesserten Leistungsfaktor, die für einen weltweiten Einsatz betriebsbereit ist, nicht erzielt werden.Even when the input AC voltage VAC is 100 V-type the power factor is increased to about 0.85, and is a harmonic distortion control value satisfactory. In contrast, when the input AC voltage VAC is given with 230 V, the power factor has a drop to about 0.7, and a harmonic distortion control value not satisfactory. Therefore, a power supply circuit with an improved power factor for a worldwide deployment is ready, can not be achieved.

Ferner weist die oben beschriebene Schaltung einen starken Abfall des Leistungsfaktors auf, wenn die Lastleistung abnimmt, und sie führt nicht zu einem Netzteil mit einem stabilisierten gesteigerten Leistungsfaktor, das auf eine Laständerung hin in geeigneter Weise arbeitet.Further For example, the circuit described above has a large power factor drop when the load power decreases, and it does not lead to a power supply with a stabilized increased power factor, which results in a load Regulation works in a suitable way.

20 veranschaulicht beispielsweise eine Änderungscharakteristik des Leistungsfaktors in Abhängigkeit vom Laststrom der oben unter Bezugnahme auf 17 beschriebenen Schaltung. Wie aus 20 zu ersehen ist, sinkt der Leistungsfaktor in der dargestellten Änderungscharakteristik mit abnehmender Leistung ab. 20 For example, FIG. 16 illustrates a variation characteristic of the power factor versus the load current as described above with reference to FIG 17 described circuit. How out 20 can be seen, the power factor decreases in the illustrated change characteristics with decreasing power.

Um einen ZVS-Arbeitsbereich sicherzustellen, muss unterdessen die Reihenresonanzfrequenz der Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 20 niedriger als die Schaltfrequenz festgelegt werden.Meanwhile, in order to ensure a ZVS work area, the series resonance frequency of the power factor increasing circuit needs 20 be set lower than the switching frequency.

Wenn die Eingangswechselspannung VAC niedrig ist, dann wird in dem Fall, dass die Diode D3 vom schnellen Freilauftyp unberücksichtigt gelassen wird, da sie ausgeschaltet ist, die Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 20 als LC-Reihenresonanzschaltung betrachtet, in der die Tertiärwicklung N3 als Spannungsquelle dient. Falls die Schaltfrequenz niedriger ist als die Reihenresonanzfrequenz, dann weist mit Rücksicht darauf, dass die LC-Reihenresonanzschaltung als kapazitive Schaltung bei der Frequenz wirkt, der dadurch hindurchfließende Strom eine voreilende Phase in Bezug auf die in der Tertiärwicklung N3 erzeugte Spannung V3 auf. Da die induzierte Spannung V3 eine ähnliche Wellenform besitzt wie die Spannung vds an dem Schaltelement Q1, fließt zu einem Zeitpunkt, zu dem die Resonanzspannung des Schaltelements Q1 absinkt, bis sie eine Spannung nahe 0 erreicht, der Strom aus dem Reihenresonanzkondensator C10 zu der Tertiärwicklung N3. Die Spannung vds an dem Schaltelement Q1 wird zum Laden oder Entladen des Parallelresonanzkondensators Cr über die Induktivitäten L1 und L2 genutzt, bis 0 Volt erreicht ist, um einen ZVS-Betrieb des Schaltelements Q1 zu realisieren. Im oben beschriebenen Fall kann jedoch mit Rücksicht darauf, dass der Strom, der den Parallelresonanzkondensator Cr über die Induktivitäten L1 und L2 entladen sollte, um den von der Tertiärwicklung N3 an die Primärwicklung N1 abzugebenden Strom abgeschwächt ist, der Parallelresonanzkondensator Cr nicht vollständig entladen werden, was den ZVS-Betrieb unbrauchbar macht. Infolgedessen wird in dem Fall, dass das Schaltelement Q1 eingeschaltet wird, ein Schaltverlust hervorgerufen, und der Wirkungsgrad sinkt ab.If the input AC voltage VAC is low, then, in the case that the fast-recovery type diode D3 is disregarded because it is off, the power factor increasing circuit 20 considered as an LC series resonance circuit in which the tertiary winding N3 serves as a voltage source. If the switching frequency is lower than the series resonance frequency, then, considering that the LC series resonance circuit acts as a capacitive circuit at the frequency, the current flowing therethrough has a leading phase with respect to the voltage V3 generated in the tertiary winding N3. There the induced voltage V3 has a similar waveform as the voltage vds on the switching element Q1, flows at a time when the resonance voltage of the switching element Q1 drops until it reaches a voltage near 0, the current from the series resonant capacitor C10 to the tertiary winding N3. The voltage vds at the switching element Q1 is used for charging or discharging the parallel resonant capacitor Cr via the inductances L1 and L2 until 0 volts is reached to realize ZVS operation of the switching element Q1. However, in the above-described case, since the current which should discharge the parallel resonant capacitor Cr via the inductances L1 and L2 is attenuated by the current to be output from the tertiary winding N3 to the primary winding N1, the parallel resonance capacitor Cr can not be completely discharged. which makes the ZVS operation unusable. As a result, in the case that the switching element Q1 is turned on, a switching loss is caused and the efficiency decreases.

Folglich muss die Reihenresonanzfrequenz der Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 20 niedriger festgelegt werden als die Schaltfrequenz, wie dies oben beschrieben worden ist. Dies bringt jedoch eine Einschränkung bezüglich des Wertes der Induktivität Ls der Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 20 und des elektrostatischen Kapazitätswertes des Reihenresonanzkondensators C10 mit sich und macht eine optimale Auslegung schwierig.Consequently, the series resonant frequency of the power factor enhancement circuit 20 set lower than the switching frequency as described above. However, this introduces a limitation on the value of the inductance Ls of the power factor increasing circuit 20 and the electrostatic capacitance value of the series resonant capacitor C10, and makes optimal design difficult.

Ein Schaltnetzteil, in welchem sämtliche Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1 enthalten sind, ist in US 2001/036091 A1 beschrieben. Bei diesem Schaltnetzteil ist auf der Primärseite des Schaltumsetzers vom Resonanztyp eine aktive Klemmeinrichtung als Mittel zur Verringerung der Parallelresonanzspannung vorgesehen, die auf der Primärseite des Schaltnetzteils 1200 V erreicht, um die Stehspannung des Schalttransistors und des Resonanzkondensators zu verringern.A switched-mode power supply in which all the features of the preamble of claim 1 are contained is disclosed in U.S.P. US 2001/036091 A1 described. In this switching power supply, on the primary side of the resonant type switching converter, there is provided an active clamp as a parallel resonant voltage reducing means which reaches 1200 V on the primary side of the switching power supply to reduce the withstand voltage of the switching transistor and the resonance capacitor.

Ferner ist es aus EP-A-0 725 475 , US-A-6 005 780 und EP-A-1 093 211 bekannt, eine Leistungsfaktor-Steigerungseinrichtung auf der Primärseite des Schaltnetzteils als Mittel zur Steigerung des Leistungsfaktors vorzusehen.Furthermore, it is off EP-A-0 725 475 . US-A-6,005,780 and EP-A-1 093 211 It is known to provide a power factor enhancement device on the primary side of the switched mode power supply as a means of increasing the power factor.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Schaltnetzteil mit einem einen Leistungsfaktor steigernden Umsetzer vom Verbundresonanztyp bereitzustellen, welches für eine weltweite Anwendung betriebsbereit ist.A Object of the present invention is a switching power supply with a power factor enhancing composite resonance type converter to provide which for a worldwide application is operational.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Schaltnetzteil gemäß den beigefügten unabhängigen Ansprüchen. Vorteilhafte Merkmale der vorliegenden Erfindung sind in den entsprechenden Unteransprüchen festgelegt.Is solved This object is achieved by a switching power supply according to the appended independent claims. advantageous Features of the present invention are defined in the corresponding subclaims.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird in den Netzteilschaltungen, die als Wandler eines Schaltfrequenzsteuerungs-Verbundresonanztyps bezeichnet werden, eine Spannung auf der Grundlage einer Schalt-Abgabespannung (Spannungsresonanz-Impulsspannung), die auf der Primärseite des Spannungsresonanzwandlers (primärseitige Resonanzschaltung) erzeugt wird, durch die Leistungsfaktor-Steigerungseinrichtung oder die Leistungsfaktor-Steigerungs-Gleichrichtungseinrichtung zu dem Glättungskondensator zurückgekoppelt, um den Stromflusswinkel des Eingangswechselstroms zu vergrößern, damit der Leistungsfaktor gesteigert wird.According to the present Invention is referred to in power supply circuits referred to as a switching frequency control composite resonance type converter be a voltage based on a switching-output voltage (Voltage resonance pulse voltage) the on the primary side the voltage resonance converter (primary-side resonance circuit) is generated by the power factor increasing means or the power factor increasing rectifying means to the smoothing capacitor fed back to increase the current flow angle of the input AC current, so the power factor is increased.

In diesem Fall wird die Spannungsresonanz-Impulsspannung, welche durch die aktive Klemmeinrichtung geklemmt wird, die auf der Primärseite gebildet ist, zu der Leistungsfaktor-Steigerungseinrichtung oder der Leistungsfaktor-Steigerungs-Gleichrichtungseinrichtung zurückgekoppelt. Folglich ist der Schaltsteuerbereich erweitert, und eine stabilisierte Leistungsfaktor-Kennlinie kann erzielt werden.In In this case, the voltage resonance pulse voltage passing through the active clamping device is clamped, which is formed on the primary side to the power factor enhancer or the power factor enhancement rectifier fed back. consequently is the switching control range extended, and a stabilized power factor characteristic can be achieved.

Ansonsten ist die Spannung, die auf der Grundlage der Spannungsresonanz-Impulsspannung zu der Leistungsfaktor-Steigerungseinrichtung oder zu der Leistungsfaktor-Steigerungs-Gleichrichtungseinrichtung zurückgekoppelt wird, eine Impulsspannung, die in der aktiven Klemmeinrichtung erzeugt wird, welche auf der Primärseite gebildet ist. Folglich ist der Schaltsteuerbereich erweitert, und es kann eine stabilisierte Leistungsfaktor-Kennlinie erzielt werden.Otherwise is the voltage that is based on the voltage resonance pulse voltage the power factor enhancer or the power factor enhancement rectifier fed back is a pulse voltage generated in the active clamping device which is on the primary side is formed. Consequently, the shift control range is expanded, and a stabilized power factor characteristic can be achieved.

Ferner können die Leistungsfaktor-Steigerungseinrichtung oder die Leistungsfaktor-Steigerungs-Gleichrichtungseinrichtung die Notwendigkeit nach einem Reihenresonanzkondensator eliminieren.Further can the power factor enhancer or the power factor enhancement rectifier eliminate the need for a series resonant capacitor.

Die obige Aufgabe sowie weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich werden, in denen entsprechende Teile oder Elemente mit entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet sind.The above object and other objects, features and advantages of The present invention will become apparent from the following description and the attached claims with reference to the attached Drawings can be seen in which corresponding parts or Elements are denoted by corresponding reference numerals.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 zeigt ein Schaltungsdiagramm eines Schaltnetzteils, in dem die vorliegende Erfindung angewandt ist. 1 Fig. 12 is a circuit diagram of a switching power supply to which the present invention is applied.

2 veranschaulicht in einer schematischen Darstellung einen Aufbau eines Trenn-Umsetztransformators des Schaltnetzteiles gemäß 1. 2 FIG. 11 is a schematic diagram showing a structure of a break-away transformer of the switching power supply according to FIG 1 ,

3 veranschaulicht in einem Signal- bzw. Wellenformdiagramm eine geklemmte Rückkopplungsspannungs-Wellenform in dem Schaltnetzteil gemäß 1 und 8. 3 FIG. 14 is a waveform diagram showing a clamped feedback voltage waveform in the switching power supply according to FIG 1 and 8th ,

4 und 5 veranschaulichen in Diagrammen unterschiedliche Kennlinien des Leistungsfaktors und der Eingangsgleichspannung des Schaltnetzteiles gemäß 1. 4 and 5 illustrate in diagrams different characteristics of the power factor and the DC input voltage of the switching power supply according to 1 ,

6 veranschaulicht in einem Signal- bzw. Wellenformdiagramm Arbeitsweisen von verschiedenen Komponenten des Schaltnetzteiles gemäß 1. 6 FIG. 4 is a waveform diagram illustrating operations of various components of the switching power supply according to FIG 1 ,

7 veranschaulicht in einem Schaltungsdiagramm ein weiteres Schaltnetzteil, in dem die vorliegende Erfindung angewandt ist. 7 Fig. 12 is a circuit diagram showing another switching power supply to which the present invention is applied.

8 veranschaulicht ein Schaltungsdiagramm eines weiteren Schaltnetzteiles, in dem die vorliegende Erfindung angewandt ist. 8th Fig. 12 is a circuit diagram of another switching power supply to which the present invention is applied.

9 und 10 veranschaulichen in Diagrammen verschiedene Kennlinien des Leistungsfaktors und der Eingangsgleichspannung des Schaltnetzteils gemäß 8. 9 and 10 illustrate in diagrams different characteristics of the power factor and the DC input voltage of the switching power supply according to 8th ,

11 zeigt ein Schaltungsdiagramm eines noch weiteren Schaltnetzteiles, in dem die vorliegende Erfindung angewandt ist. 11 shows a circuit diagram of yet another switching power supply, in which the present invention is applied.

12 zeigt ein Schaltungsdiagramm eines noch weiteren Schaltnetzteiles, in dem die vorliegende Erfindung angewandt ist. 12 shows a circuit diagram of yet another switching power supply, in which the present invention is applied.

13 veranschaulicht in einem Signal- bzw. Wellenformdiagramm eine geklemmte Rückkopplungsspannungs-Wellenform in dem Schaltnetzteil gemäß 12. 13 FIG. 14 is a waveform diagram showing a clamped feedback voltage waveform in the switching power supply according to FIG 12 ,

14 und 15 veranschaulichen in Diagrammen unterschiedliche Kennlinien des Leistungsfaktors und der Eingangsgleichspannung des Schaltnetzteils gemäß 12. 14 and 15 illustrate in diagrams different characteristics of the power factor and the DC input voltage of the switching power supply according to 12 ,

16 zeigt ein Schaltungsdiagramm eines noch weiteren Schaltnetzteiles, in dem die vorliegende Erfindung angewandt ist. 16 shows a circuit diagram of yet another switching power supply, in which the present invention is applied.

17 veranschaulicht in einem Schaltungsdiagramm einen Aufbau eines konventionellen Schaltnetzteiles. 17 Fig. 11 is a circuit diagram showing a structure of a conventional switching power supply.

18 veranschaulicht in einem Signal- bzw. Wellenformdiagramm die Arbeitsweise von Komponenten des konventionellen Schaltnetzteiles gemäß 17. 18 Illustrates in a waveform diagram, the operation of components of the conventional switching power supply according to 17 ,

19 veranschaulicht in einem Signal- bzw. Wellenformdiagramm die unterschiedliche Arbeitsweise von Komponenten des konventionellen Schaltnetzteiles gemäß 17. 19 illustrates in a waveform diagram, the different operation of components of the conventional switching power supply according to 17 ,

20 veranschaulicht in einem Diagramm eine Kennlinie des Leistungsfaktors des konventionellen Schaltnetzteiles gemäß 17. 20 1 is a graph showing a characteristic of the power factor of the conventional switching power supply according to FIG 17 ,

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten AusführungsformenDetailed description of the preferred embodiments

Erste AusführungsformFirst embodiment

1 zeigt einen Aufbau eines Schaltnetzteils, in dem die vorliegende Erfindung angewandt ist. 1 shows a structure of a switching power supply to which the present invention is applied.

Gemäß 1 enthält das dargestellte Netzteil einen Schalt-Umsetzer vom Spannungsresonanztyp (einen Umsetzer vom Spannungsresonanztyp), der auf der Primärseite vorgesehen ist. Eine Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 10 ist für den Wandler vom Spannungsresonanztyp vorgesehen.According to 1 For example, the illustrated power supply includes a voltage resonance type switching converter (a voltage resonance type converter) provided on the primary side. A power factor enhancement circuit 10 is intended for the voltage resonance type converter.

In der Netzteilschaltung sind ein Netzfilter-Transformator LFT und ein die Leitungen überbrückender Kondensator CL für eine Netzwechselspannung AC vorgesehen, und sie bilden ein Netzfilter.In the power supply circuit are a line filter transformer LFT and a bridging the lines Capacitor CL for an AC line voltage AC provided, and they form a line filter.

Die Netzteilschaltung enthält ferner eine Brückengleichrichterschaltung Di für eine Vollweggleichrichtung der Netzwechselspannung AC. Mit einer Vollweggleichrichtungs-Ausgangsspannung der Brückengleichrichterschaltung Di wird ein Glättungskondensator Ci über die Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 10 geladen, und an dem Glättungskondensator Ci wird eine gleichgerichtete und geglättete Spannung Ei erhalten.The power supply circuit further includes a bridge rectifier circuit Di for full-wave rectification of the AC line voltage AC. With a full-wave rectification output voltage of the bridge rectifier circuit Di becomes a smoothing capacitor Ci via the power factor increasing circuit 10 is charged, and on the smoothing capacitor Ci a rectified and smoothed voltage Ei is obtained.

Bevor ein Aufbau der Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 10 beschrieben wird, wird zuerst ein Aufbau des Umsetzers vom Spannungsresonanztyp beschrieben.Before a construction of the power factor-increasing circuit 10 will first be described a structure of the voltage resonance type converter.

Der Umsetzer vom Spannungsresonanztyp enthält ein einziges Schaltelement Q1. Ein Bipolar-Transistor (BJT; ein Transistor des Sperrschichttyps) mit einer hohen Spannungsfestigkeitseigenschaft wird als Schaltelement Q1 angewandt.Of the A voltage resonance type converter includes a single switching element Q1. A bipolar transistor (BJT; a transistor of the junction type) having a high withstand voltage is called a switching element Q1 applied.

Eine Klemmdiode DD1 ist zwischen der Basis des Schaltelements Q1 und der negativen Elektrode (primärseitige Erde bzw. Masse) des Glättungskondensators Ci derart eingefügt, dass ein Pfad für die Klemmschaltung gebildet ist, in welchem ein Stromfluss erfolgt, wenn das Schaltelement Q1 ausgeschaltet ist.A clamp diode DD1 is interposed between the base of the switching element Q1 and the negative electrode (primary earth) of the smoothing capacitor Ci so as to form a path for the clamp circuit in which current flows when the switching element Q1 turns off is switched.

Der Kollektor des Schaltelements Q1 ist durch die Primärwicklung N1 eines Trenn-Umsetztransformators PIT mit dem positiven Anschluss des Glättungskondensators Ci verbunden. Der Emitter des Schaltelements Q1 ist mit Erde bzw. Masse auf der Primärseite verbunden.Of the Collector of the switching element Q1 is through the primary winding N1 of a separation transforming transformer PIT connected to the positive terminal of the smoothing capacitor Ci. The emitter of the switching element Q1 is grounded on the primary connected.

Das Schaltelement Q1 führt eine Schaltoperation mit einer Schaltfrequenz aus, die mit einem Steuerstrom geändert wird, der von einer Steuerschaltung 1 an die Basis des Schaltelements Q1 abgegeben wird.The switching element Q1 performs a switching operation with a switching frequency changed with a control current supplied from a control circuit 1 is delivered to the base of the switching element Q1.

Ein Parallelresonanzkondensator Cr ist zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Schaltelements Q1 angeschlossen.One Parallel resonant capacitor Cr is between the collector and the Emitter of the switching element Q1 connected.

Der Parallelresonanzkondensator Cr weist eine Kapazität auf, die mit einer Streuinduktivität L1 auf der Seite der Primärwicklung N1 des Trenn-Umsetztransformators PIT eine primärseitige Parallelresonanzschaltung des Umsetzers vom Spannungsresonanztyp bildet. Wenn das Schaltelement Q1 ausgeschaltet ist, zeigt die Spannung an dem Parallelresonanzkondensator Cr tatsächlich eine Impulswellenform einer Sinuswelle, und zwar aufgrund einer Wirkung der Parallelresonanzschaltung, und folglich wird ein Betrieb des Spannungsresonanztyps erzielt.Of the Parallel resonant capacitor Cr has a capacity, the with a leakage inductance L1 on the side of the primary winding N1 of the isolation conversion transformer PIT a primary-side Parallel resonance circuit of the voltage resonance type converter forms. When the switching element Q1 is turned off, the voltage shows actually has a pulse waveform at the parallel resonant capacitor Cr a sine wave due to an effect of the parallel resonance circuit, and consequently, an operation of the voltage resonance type is achieved.

Nunmehr wird auf 2 Bezug genommen, in der der Trenn-Umsetztransformator PIT dargestellt ist, der einen Kern des EE-Typs enthält, welcher Kerne CR1 und CR2 vom E-Typ beispielsweise aus einem Ferritmaterial aufweist. Die betreffenden Kerne sind dabei so kombiniert, dass ihre magnetischen Schenkel entgegengerichtet sind. Die Primärwicklung N1 (und eine Tertiärwicklung N3) sowie die Sekundärwicklung N2 sind in einem aufgeteilten Zustand um den mittleren magnetischen Schenkel des Kernes vom EE-Typ unter Verwendung eines aufgeteilten Spulenkörpers B gewickelt. In dem mittleren magnetischen Schenkel ist ein Spalt G gebildet, wie dies aus 2 zu ersehen ist, so dass eine lose Kopplung mit einem geforderten Kopplungskoeffizienten erzielt werden kann.Now it will open 2 Referring to FIG. 1, there is shown the isolation conversion transformer PIT including an EE-type core having E-type cores CR1 and CR2 made of, for example, a ferrite material. The cores are combined in such a way that their magnetic legs are opposite. The primary winding N1 (and a tertiary winding N3) and the secondary winding N2 are wound in a split state around the central magnetic leg of the EE-type core using a split bobbin B. In the middle magnetic leg, a gap G is formed, as is apparent 2 can be seen, so that a loose coupling can be achieved with a required coupling coefficient.

Der Spalt G kann dadurch gebildet sein, dass die mittleren magnetischen Schenkel der Kerne CR1 und CR2 vom E-Typ kürzer sind als die beiden äußeren magnetischen Schenkel jedes der Kerne CR1 und CR2 des E-Typs. Ferner ist der Kopplungskoeffizient k beispielsweise mit k ≒ 0,85 gewählt, so dass ein loser Kopplungszustand erzielt wird, wodurch es ebenso erschwert ist, einen Sättigungszustand zu erreichen.Of the Gap G may be formed by the mean magnetic Legs of the E-type cores CR1 and CR2 are shorter than the two outer magnetic ones Legs of each of the cores CR1 and CR2 of the E-type. Furthermore, the Coupling coefficient k, for example, chosen with k ≒ 0.85, so that a loose coupling state is achieved, whereby it is also difficult to a saturation state to reach.

Ein Ende der Primärwicklung N1 des Trenn-Umsetztransformators PIT ist mit dem Kollektor des Schaltelements Q1 verbunden, während das andere Ende der Primärwicklung N1 mit dem positiven Anschluss (der die gleichgerichtete und geglättete Spannung Ei führt) des Glättungskondensators Ci verbunden ist.One End of the primary winding N1 of the isolation conversion transformer PIT is connected to the collector of the Switching element Q1 connected while the other end of the primary winding N1 with the positive terminal (the rectified and smoothed voltage Egg leads) of the smoothing capacitor Ci is connected.

Die Tertiärwicklung N3 ist auf der Primärseite des Trenn-Umsetztransformators PIT gebildet. Wenn in diesem Fall ein Mittelabgriff auf der Primärseite vorgesehen ist, um die Primärwicklung N1 und die Tertiärwicklung N3 zu bilden, oder wenn außerdem eine Steuerwicklung Ng, die nachstehend beschrieben wird, mit einem Mittelabgriff verbunden ist, dann ist die Herstellung des Trenn-Umsetztransformators PIT erleichtert.The tertiary winding N3 is on the primary side of the Separating transforming transformer PIT formed. If in this case a Center tap provided on the primary side is to the primary winding N1 and the tertiary winding N3 form, or if in addition a Control winding Ng, which will be described below, with a center tap is connected, then the production of the isolation conversion transformer PIT facilitated.

Zurückkommend auf 1 sei angemerkt, dass auf der Sekundärseite des Trenn-Umsetztransformators PIT eine Wechselspannung, die in der Primärwicklung N1 induziert ist, in der Sekundärwicklung N2 erzeugt wird. In diesem Fall ist der sekundärseitige Parallelresonanzkondensator C2 der Sekundärwicklung N2 parallel geschaltet, und damit ist eine Parallelresonanzschaltung aus einer Streuinduktivität L2 der Sekundärwicklung N2 und einer Kapazität des sekundärseitigen Parallelresonanzkondensators C2 gebildet. Durch die Parallelresonanzschaltung wird die in der Sekundärwicklung N2 induzierte Wechselspannung zu einer Resonanzspannung. Mit anderen Worten ausgedrückt heißt dies, dass auf der Sekundärseite eine Spannungsresonanzoperation erzielt wird. Damit ist die Netzteilschaltung als Schaltnetzumsetzer vom Verbund-Resonanztyp gebildet, bei dem eine Parallelresonanzschaltung zur Vornahme der Schaltoperation, einer Schaltoperation des Spannungsresonanztyps, auf der Primärseite vorgesehen ist, während eine weitere Parallelresonanzschaltung zur Erzielung eines Spannungsresonanzbetriebs auch auf der Sekundärseite vorgesehen ist.Coming back to 1 It should be noted that on the secondary side of the isolation conversion transformer PIT, an AC voltage induced in the primary winding N1 is generated in the secondary winding N2. In this case, the secondary side parallel resonant capacitor C2 of the secondary winding N2 is connected in parallel, and thus a parallel resonance circuit is formed of a leakage inductance L2 of the secondary winding N2 and a capacitance of the secondary side parallel resonant capacitor C2. By the parallel resonance circuit, the alternating voltage induced in the secondary winding N2 becomes a resonance voltage. In other words, this means that a voltage resonance operation is achieved on the secondary side. Thus, the power supply circuit is constituted as a composite resonance type switching network converter in which a parallel resonance circuit for performing the switching operation, a voltage resonance type switching operation, is provided on the primary side, while another parallel resonance circuit for achieving a voltage resonance operation is also provided on the secondary side.

In diesem Fall sind eine Gleichrichtungsdiode Do und ein Glättungskondensator Co in einer solchen Weise, wie aus 1 zu ersehen ist, mit der sekundärseitigen Parallelresonanzschaltung verbunden, die in einer solchen Weise gebildet ist, wie dies oben beschrieben worden ist, um eine Halbwellen-Gleichrichtungs-Glättungsschaltung zu bilden, die eine Ausgangsgleichspannung Eo erzeugt.In this case, a rectification diode Do and a smoothing capacitor Co are in such a way as 1 5, connected to the secondary-side parallel resonant circuit formed in such a manner as described above to form a half-wave rectification smoothing circuit which generates a DC output voltage Eo.

Ferner enthält die Netzteilschaltung die Steuerschaltung 1, die als eine Impulsfrequenz-Modulationsschaltung (PFM) dient; die Ausgangsgleichspannung Eo wird außerdem der Steuerschaltung 1 über einen Verzweigungspfad eingangsseitig zugeführt. Die Steuerschaltung 1 zieht die Ausgangsgleichspannung Eo als Detektierspannung heran, um die Resonanzfrequenz für das Schalten des Schaltelements Q1 zu steuern, damit eine konstante Spannungssteuerung vorgenommen wird. Die Steuerschaltung 1 gibt insbesondere ein Stromsignal, dessen Frequenz beispielsweise auf den Pegel der Ausgangsgleichspannung Eo der Sekundärseite hin geändert wird, an die Basis des Schaltelements Q1 ab.Furthermore, the power supply circuit includes the control circuit 1 serving as a pulse frequency modulation circuit (PFM); the DC output voltage Eo also becomes the control circuit 1 supplied on the input side via a branching path. The control circuit 1 pulls the DC output voltage Eo as a detection voltage to control the resonance frequency for switching the switching element Q1 to make constant voltage control. The control circuit 1 Specifically, there is a current signal, the sen frequency is changed, for example, to the level of the DC output voltage Eo of the secondary side, to the base of the switching element Q1 from.

Mit anderen Worten ausgedrückt heißt dies, dass die Steuerschaltung 1 eine Operation zur Änderung der Schaltfrequenz des Schaltelements Q1 auf der Primärseite in Abhängigkeit vom Pegel der Ausgangsgleichspannung Eo auf der Sekundärseite ausführt, um dadurch eine Stabilisierungswirkung hinsichtlich der Ausgangsgleichspannung Eo auf der Sekundärseite zu erreichen.In other words, this means that the control circuit 1 performs an operation for changing the switching frequency of the switching element Q1 on the primary side in response to the level of the DC output voltage Eo on the secondary side to thereby achieve a stabilizing effect on the DC output voltage Eo on the secondary side.

Wenn bei der Schaltfrequenzsteuerung die sekundärseitige Ausgangsspannung infolge der Tatsache ansteigt, dass beispielsweise anzunehmen ist, dass die Belastung abnimmt, wird die Schaltfrequenz erhöht, um die sekundärseitige Abgabespannung herabzudrücken.If in the switching frequency control, the secondary side output voltage due the fact that, for example, it can be assumed that the load decreases, the switching frequency is increased to the secondary side Depress delivery voltage.

Die Netzteilschaltung enthält ferner eine auf der Primärseite vorgesehene aktive Klemmschaltung 15.The power supply circuit further includes an active clamping circuit provided on the primary side 15 ,

Die aktive Klemmschaltung 15 weist ein Hilfs-Schaltelement Q2 in Form eines MOS-FET bzw. -Feldeffekttransistors, einen Klemmkondensator C3 und eine Klemmdiode DD2 in Form einer Bausteindiode auf. Ferner weist die Netzteilschaltung ein Ansteuerschaltungssystem zur Ansteuerung des Hilfs-Schaltelements Q2 auf. Das Ansteuerschaltungssystem enthält eine Ansteuerwicklung bzw. Steuerwicklung Ng, einen Kondensator Cg und Widerstände Rg und R1.The active clamp 15 has an auxiliary switching element Q2 in the form of a MOSFET or field effect transistor, a clamping capacitor C3 and a clamping diode DD2 in the form of a device diode. Furthermore, the power supply circuit has a drive circuit system for driving the auxiliary switching element Q2. The drive circuit system includes a drive winding Ng, a capacitor Cg, and resistors Rg and R1.

Die Klemmdiode DD2 ist zwischen der Drain-Elektrode und der Source-Elektrode des Hilfs-Schaltelements Q2 parallel geschaltet. Insbesondere ist die Anode der Klemmdiode DD2 mit der Source-Elektrode des Hilfs-Schaltelements Q2 verbunden, und die Kathode der Klemmdiode DD2 ist mit der Drain-Elektrode des Hilfs-Schaltelements Q2 verbunden.The Clamp diode DD2 is between the drain and the source of the auxiliary switching element Q2 connected in parallel. In particular the anode of the clamping diode DD2 with the source electrode of the auxiliary switching element Q2, and the cathode of the clamping diode DD2 is connected to the drain electrode the auxiliary switching element Q2 connected.

Die Drain-Elektrode des Hilfs-Schaltelements Q2 ist mit der positiven Belegung des Glättungskondensators Ci durch den Klemmkondensator C3 verbunden. Die Source-Elektrode des Hilfs-Schaltelements Q2 ist mit einem Kollektor-Schaltungspunkt des Schaltelements Q1 verbunden.The Drain electrode of the auxiliary switching element Q2 is positive Assignment of the smoothing capacitor Ci connected by the clamp capacitor C3. The source of the auxiliary switching element Q2 is connected to a collector node of the switching element Q1 connected.

Demgemäß ist die aktive Klemmschaltung 15 so aufgebaut, dass der Klemmkondensator C3 in Reihe mit der Parallelschaltung aus dem Hilfs-Schaltelement Q2 und der Klemmdiode DD2 verbunden ist. Die auf diese Weise gebildete Schaltung ist ferner der Primärwicklung N1 des Trenn-Umsetztransformators PIT parallel geschaltet.Accordingly, the active clamp is 15 is constructed so that the clamp capacitor C3 is connected in series with the parallel circuit of the auxiliary switching element Q2 and the clamp diode DD2. The circuit thus formed is further connected in parallel with the primary winding N1 of the isolation converting transformer PIT.

In dem Ansteuerschaltungssystem für das Hilfs-Schaltelement Q2 ist die Reihenschaltung aus dem Kondensator Cg, dem Widerstand Rg und der Ansteuerwicklung Ng mit der Gate-Elektrode des Hilfs-Schaltelements Q2 verbunden, wie dies aus 1 zu ersehen ist. Die Reihenschaltung bildet eine selbsterregte Ansteuerschaltung für das Hilfs-Schaltelement Q2. Somit wird eine Signalspannung von der selbsterregten Ansteuerschaltung an die Gate-Elektrode des Hilfs-Schaltelements Q2 abgegeben, so dass eine Schaltoperation des Hilfs-Schaltelements Q2 ausgeführt wird.In the driving circuit system for the auxiliary switching element Q2, the series circuit of the capacitor Cg, the resistor Rg and the driving winding Ng is connected to the gate of the auxiliary switching element Q2 as shown in FIG 1 can be seen. The series connection forms a self-excited drive circuit for the auxiliary switching element Q2. Thus, a signal voltage is output from the self-excited drive circuit to the gate of the auxiliary switching element Q2, so that a switching operation of the auxiliary switching element Q2 is performed.

In diesem Fall ist die Ansteuerwicklung Ng auf der Wicklungs-Anfangsseite der Primärwicklung N1 gebildet, und sie weist als Windungszahl beispielsweise 1 T (Windung) auf.In In this case, the drive winding Ng is on the winding start side the primary winding N1 formed, and it has a number of turns, for example, 1 T (winding) on.

Folglich wird auf eine Wechselspannung hin, die von der Primärwicklung N1 erhalten wird, in der Ansteuerwicklung Ng eine Spannung erzeugt. Ferner werden in diesem Fall Spannungen von entgegengesetzten Polaritäten durch die Primärwicklung N1 und die Ansteuerwicklung Ng erhalten, und zwar aufgrund der Wicklungsrichtungen der Primärwicklung N1 und der Ansteuerwicklung Ng.consequently is due to an AC voltage coming from the primary winding N1 is generated in the drive winding Ng generates a voltage. Further, in this case, voltages of opposite polarities are transmitted the primary winding N1 and the drive winding Ng, because of the winding directions the primary winding N1 and the drive winding Ng.

Demgemäß werden das Schaltelement Q1 und das Hilfs-Schaltelement Q2 abwechselnd ein-/ausgeschaltet, und die Spannungsresonanz-Impulsspannung wird durch die aktive Klemmschaltung 15 geklemmt.Accordingly, the switching element Q1 and the auxiliary switching element Q2 are alternately turned on / off, and the voltage resonance pulse voltage is applied through the active clamp circuit 15 clamped.

Während die Tertiärwicklung N3 des Trenn-Umsetztransformators PIT als Rückkopplungswicklung zu der Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 10 hin wirkt, weist die durch die Tertiärwicklung N3 zurückgekoppelte Impulsspannung hoher Frequenz (Spannung V3) eine solche Wellenform auf, wie dies aus 3 zu ersehen ist, und zwar aufgrund der Klemmwirkung der aktiven Klemmschaltung 15.While the tertiary winding N3 of the isolation converting transformer PIT as the feedback winding to the power factor increasing circuit 10 , the high-frequency pulse voltage (voltage V3) fed back through the tertiary winding N3 has such a waveform as it does 3 can be seen, due to the clamping action of the active clamping circuit 15 ,

Nunmehr wird ein Aufbau der Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 10 beschrieben.Now, a construction of the power factor increasing circuit will be described 10 described.

Die Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 10 enthält einen Filterkondensator CN eines Normalbetriebs-Filters, eine Diode D1 vom langsamen Freilauftyp, eine Diode D2 vom schnellen Freilauftyp und eine Induktivität Ls.The power factor enhancement circuit 10 includes a filter capacitor CN of a normal mode filter, a slow-freewheeling type diode D1, a fast-freewheeling type diode D2, and an inductance Ls.

In der Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 10 ist die Diode D1 vom langsamen Freilauftyp insbesondere in Reihe zwischen der Brückengleichrichterschaltung Di und der positiven Belegung bzw. dem positiven Anschluss des Glättungskondensators Ci angeschlossen.In the power factor increase circuit 10 For example, the slow-free-wheel-type diode D1 is connected in series between the bridge rectifier circuit Di and the positive terminal of the smoothing capacitor Ci.

Der Filterkondensator CN für ein Normalbetriebs-Filter ist ferner der Diode D1 vom langsamen Freilauftyp parallel geschaltet.The filter capacitor CN for a Normalbe Drive filter is further connected in parallel to the diode D1 of the slow freewheeling type.

Ferner ist die Kathode der Diode D2 vom schnellen Freilauftyp mit der Induktivität Ls in Reihe geschaltet, die ihrerseits mit der Tertiärwicklung N3 des Trenn-Umsetztransformators PIT verbunden ist. Das andere Ende der Tertiärwicklung N3 des Trenn-Umsetztransformators PIT, d. h. ein Mittelabgriffspunkt zwischen der Tertiärwicklung N3 und der Primärwicklung N1, ist mit der positiven Elektrodenseite des Glättungskondensators Ci verbunden. Folglich ist die Reihenschaltung aus der Diode D2 vom schnellen Freilauftyp, der Induktivität Ls und der Tertiärwicklung N3 der Diode D1 vom langsamen Freilauftyp und außerdem dem Filterkondensator CN für ein Normalbetriebs-Filter parallel geschaltet.Further is the cathode of the diode D2 of the fast flywheel type with the inductance Ls in Series connected in turn to the tertiary winding N3 of the isolating transformer PIT is connected. The other end of the tertiary winding N3 of the isolation transforming transformer PIT, d. H. a center tap point between the tertiary winding N3 and the primary winding N1, is connected to the positive electrode side of the smoothing capacitor Ci. consequently is the series connection of the diode D2 fast freewheeling type, the inductance Ls and the tertiary winding N3 of the diode D1 of the slow freewheeling type and also the filter capacitor CN for a normal mode filter connected in parallel.

Die Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 10 weist folgende Leistungsfaktor-Steigerungsfunktion auf.The power factor enhancement circuit 10 has the following power factor enhancement function.

In der Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 10 fließt ein Gleichrichtungsstrom von der Brückengleichrichterschaltung Di als Ladestrom zu dem Glättungskondensator Ci längs zweier verschiedener Pfade. Die Pfade umfassen insbesondere einen ersten Pfad, längs dessen ein Strom I1 durch die Diode D1 vom langsamen Freilauftyp fließt, und einen zweiten Pfad, längs dessen ein Strom I2 als Schaltstrom hoher Frequenz durch die Diode D2 vom schnellen Freilauftyp und die Induktivität Ls fließt.In the power factor increase circuit 10 A rectifying current from the bridge rectifier circuit Di flows as a charging current to the smoothing capacitor Ci along two different paths. Specifically, the paths include a first path along which a current I1 flows through the slow-freewheeling diode D1 and a second path along which a current I2 flows as a high-frequency switching current through the fast-freewheeling diode D2 and the inductor Ls.

Ferner wird in der Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 10 ein Schalt-Ausgangssignal, welches durch die primärseitige Parallelresonanzschaltung erhalten wird, das ist eine durch die aktive Klemmschaltung 15 geklemmte Spannungsresonanz-Impulsspannung, durch die Tertiärwicklung N3, die als Rückkopplungswicklung dient, zurückgekoppelt. Mit anderen Worten ausgedrückt heißt dies, dass eine an der Primärwicklung N1 erhaltene geklemmte Spannungsresonanz-Impulsspannung zu der Diode D2 vom schnellen Freilauftyp zurückgekoppelt wird, die zu der Primärwicklung N1 über die Tertiärwicklung N3 in Reihe geschaltet ist.Further, in the power factor increasing circuit 10 a switching output obtained by the primary side parallel resonant circuit is one through the active clamp circuit 15 clamped voltage resonance pulse voltage, through the tertiary winding N3, which serves as a feedback winding, fed back. In other words, a clamped voltage resonance pulse voltage obtained at the primary winding N1 is fed back to the fast-recovery type diode D2 serially connected to the primary winding N1 via the tertiary winding N3.

Mit dem auf diese Weise zurückgekoppelten Schalt-Ausgangssignal wird eine Wechselspannung der Schaltperiode dem Strompfad des Stromes I2 überlagert, der durch die Diode D2 vom schnellen Freilauftyp und die Induktivität Ls fließt. Durch die überlagerte Wechselspannung der Schaltperiode wird somit ein Betrieb zum Ein- und Ausschalten des Gleichrichtungsstromes in der Schaltperiode an der Diode D2 vom schnellen Freilauftyp erhalten.With the switching output signal fed back in this way becomes an AC voltage of the switching period the current path of the current I2 superimposed, which flows through the fast-recovery type diode D2 and the inductance Ls. By the superimposed AC voltage of the switching period is thus an operation for and turning off the rectifying current in the switching period received at the diode D2 fast freewheeling type.

Insbesondere dann, wenn die Kathodenspannung V2 der Diode D2 vom schnellen Freilauftyp niedriger ist als die Anodenspannung, das ist die Gleichrichtungsspannung V1, führt die Diode D2 vom schnellen Freilauftyp EIN-/AUS-Operationen aus. Durch die EIN-/AUS-Operationen fließt ein Ladestrom zu dem Glättungskondensator Ci auch innerhalb einer Zeitspanne, innerhalb der der Gleichrichtungs-Ausgangsspannungspegel V1 niedriger ist als die Spannung an dem Glättungskondensator Ci.Especially when the cathode voltage V2 of the fast-recovery type diode D2 becomes lower is called the anode voltage, that is the rectification voltage V1, leads the diode D2 from the fast recovery type ON / OFF operations. By the ON / OFF operations flow a charging current to the smoothing capacitor Ci also within a period of time within which the rectification output voltage level V1 is lower than the voltage across the smoothing capacitor Ci.

Infolgedessen wird der gemittelte Signalverlauf des Eingangswechselstroms so gesteuert, dass eine Annäherung an den Signalverlauf der Eingangswechselspannung erfolgt, um den Stromflusswinkel des Eingangswechselstromes zu vergrößern, damit eine Steigerung im Leistungsfaktor erreicht wird.Consequently the averaged waveform of the input AC is controlled so that an approximation to the waveform of the AC input voltage to the To increase the current flow angle of the input alternating current, so that a Increase in power factor is achieved.

Während der Ladestrom zu dem Glättungskondensator Ci separat längs des Pfades fließt, der durch die Diode D1 vom langsamen Freilauftyp bereitgestellt ist, und längs des Pfades, der durch die Diode D2 vom schnellen Freilauftyp und die Induktivität Ls bereitgestellt ist, wie dies oben beschrieben worden ist, leitet die Diode D1 vom langsamen Freilauftyp lediglich dann, wenn die Eingangswechselspannung VAC einen Wert um die positiven und negativen Spitzenwerte aufweist. Mit anderen Worten ausgedrückt heißt dies, dass der Ladestrom I1 lediglich dann fließt, wenn die Eingangswechselspannung VAC einen Wert um einen Spitzenwert der betreffenden Spannung aufweist. Daher verhindert die Diode D1 vom langsamen Freilauftyp das Fließen eines übermäßig hohen Ladestroms zu der Diode D2 vom schnellen Freilauftyp um die positiven und negativen Spitzenwerte der Eingangswechselspannung VAC. Folglich ist der Leistungsverlust der Diode D2 vom schnellen Freilauftyp verringert, und es kann ein höherer Wirkungsgrad erreicht werden.During the Charging current to the smoothing capacitor Ci separately along the path flows, provided by the slow-freewheeling type diode D1 is, and longitudinal the path through the diode D2 from the fast freewheeling type and the inductance Ls is provided as described above the slow-release type diode D1 only when the Input AC voltage VAC a value around the positive and negative Has peak values. In other words, this means that the charging current I1 only flows when the input AC voltage VAC has a value around a peak value of the voltage in question. Therefore, the slow-freewheel type diode D1 prevents the flow of excessively high Charging current to the diode D2 from the fast freewheeling type to the positive and negative peaks of the input AC voltage VAC. consequently is the power loss of the fast-recovery type diode D2 decreases, and it can be a higher Efficiency can be achieved.

Demgemäß kann eine Diode mit einer verhältnismäßig kleinen Stromkapazität selektiv für die Dioden D1 und D2 verwendet werden. Ferner kann die Verringerung der Wärmeerzeugung die Notwendigkeit nach einer Kühlplatte eliminieren, und dadurch können eine Verringerung in der Schaltungsgröße und eine Verringerung in den Kosten erwartet werden.Accordingly, a Diode with a relatively small current capacity selective for the diodes D1 and D2 are used. Furthermore, the reduction the heat generation the need for a cooling plate eliminate, and thereby can a reduction in circuit size and a reduction in the costs are expected.

Ferner wird in der Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 10 eine Spannungsresonanz-Impulsspannung ohne Vermittlung eines solchen Reihenresonanzkondensators C10 zurückgekoppelt, wie er in 17 gezeigt ist. Dies vereinfacht den Schaltungsaufbau und ist wirksam hinsichtlich der Realisierung eines Leistungsfaktors, der eine verminderte Schwankung gegenüber einer Änderung der Eingangswechselspannung VAC oder der Lastleistung zeigt.Further, in the power factor increasing circuit 10 a voltage resonance pulse voltage fed back without the mediation of such a series resonant capacitor C10, as in 17 is shown. This simplifies the circuit construction and is effective in realizing a power factor exhibiting a reduced fluctuation with respect to a change in the input AC voltage VAC or the load power.

Ferner ist die aktive Klemmschaltung 15, wie oben beschrieben, auf der Primärseite gebildet, und sie erweitert den Schaltsteuerbereich. Infolgedessen kann ein Schaltnetzteil, welches für einen weltweiten Einsatz beim 100 V-Wechselspannungstyp und beim 200 V-Wechselspannungstyp betriebsbereit ist, erzielt werden, und eine Verringerung der Spannungsfestigkeitseigenschaft eines Transistors, der als Schaltelement Q1 verwendet wird, kann erreicht werden.Further, the active clamp is 15 As described above, formed on the primary side, and it extends the switching control range. Consequently For example, a switching power supply which is ready for world wide use in the 100V AC voltage type and the 200V AC voltage type can be obtained, and reduction of the withstand voltage characteristic of a transistor used as the switching element Q1 can be achieved.

Da die Impulsbreite der Spannungsresonanz-Impulsspannung (Klemmspannung) in dem Fall, dass das Schaltelement Q1 ausgeschaltet ist, durch die aktive Klemmschaltung 15 vergrößert wird, wenn die Eingangswechselspannung VAC ansteigt, wird außerdem ein Effekt erzielt, dass nämlich die Änderung der zurückgekoppelten Impulsspannung, wie in 3 veranschaulicht, verringert ist, und dies verursacht einen weiteren Effekt, wonach die Änderung des Leistungsfaktors verringert ist.Since the pulse width of the voltage resonance pulse voltage (clamping voltage) in the case where the switching element Q1 is turned off by the active clamp circuit 15 is increased as the input AC voltage VAC increases, an effect is also achieved, namely, the change of the feedback pulse voltage, as in FIG 3 is reduced, and this causes another effect that the change of the power factor is reduced.

4 und 5 veranschaulichen Änderungskennlinien des Leistungsfaktors PF und der Eingangsgleichspannung Ei. 4 and 5 illustrate change characteristics of the power factor PF and the input DC voltage Ei.

4 veranschaulicht insbesondere die Änderungskennlinien des Leistungsfaktors PF und der Eingangsgleichspannung Ei in Abhängigkeit von der Änderung der Leistungslast Po von 0 bis 200 W, wenn die Eingangswechselspannung VAC 100 V, 50 Hz beträgt und wenn die Eingangswechselspannung VAC 230 V, 50 Hz beträgt. 4 specifically, illustrates the change characteristics of the power factor PF and the DC input voltage Ei as a function of the change in the power load Po from 0 to 200 W when the input AC voltage VAC is 100 V, 50 Hz and when the input AC voltage VAC is 230 V, 50 Hz.

Unterdessen veranschaulicht 5 die Änderungskennlinien des Leistungsfaktors PF und der Eingangsgleichspannung Ei in Bezug auf die Änderung der Eingangswechselspannung VAC von 90 bis 288 V, wenn die Lastleistung Po gegeben ist mit 200 W.Meanwhile illustrated 5 the change characteristics of the power factor PF and the input DC voltage Ei with respect to the change of the input AC voltage VAC of 90 to 288 V when the load power Po is 200W.

In 4 und 5 veranschaulichen Kurven mit voll ausgezogenen Linien Kennlinien, in die die Leistungssteigerungsfunktion (PFI) involviert ist, das sind Kennlinien der oben unter Bezugnahme auf 1 beschriebenen Schaltung; Kurven mit gestrichelten Linien veranschaulichen Kennlinien, in die kein Schaltungsaufbau zur Steigerung des Leistungsfaktors involviert ist.In 4 and 5 For example, curves with solid lines illustrate characteristics involving the power increasing function (PFI), which are characteristics as described above with reference to FIG 1 described circuit; Dotted line curves illustrate characteristics in which no power factor enhancement circuitry is involved.

6 zeigt Betriebswellenformen von verschiedenen Komponenten der in 1 gezeigten Schaltung, wenn die Eingangswechselspannung VAC gegeben ist mit 100 V bzw. mit 230 V. Da die Betriebswellenformen in dem Fall, dass die Eingangswechselspannung VAC gegeben ist mit 100 V, und in dem Fall, dass die Eingangswechselspannung VAC gegeben ist mit 230 V, im Wesentlichen einander ähnlich sind, jedoch nur hinsichtlich der absoluten Werte sich unterscheiden, sind die betreffenden Wellenformen aus praktischen Gründen bei der Darstellung in 6 als gemeinsame Wellenformen dargestellt. 6 shows operating waveforms of various components of the 1 Since the input AC voltage VAC is given as 100 V and 230 V, respectively, since the input waveforms are given as 100 V in the case where the AC input voltage VAC is given, and 230 V in the case where the AC input voltage VAC is given as 230 V, are substantially similar to each other, but differ only in terms of absolute values, the waveforms concerned are shown in FIG 6 represented as common waveforms.

6 veranschaulicht die Wellenformen der Eingangswechselspannung VAC, des Eingangswechselstromes IAC, der Gleichrichtungsspannung V1, der Kathodenspannung V2, des Stromes I1, der durch die Diode D1 vom langsamen Freilauftyp fließt, des Stromes 12, der durch die Diode D2 vom schnellen Freilauftyp fließt, einer Brumm- bzw. Welligkeitsspannung ΔEi der Eingangsgleichspannung Ei und einer Brumm- bzw. Welligkeitsspannung ΔEo der Ausgangsgleichspannung Eo. 6 FIG. 14 illustrates the waveforms of the input AC voltage VAC, the input AC current IAC, the rectification voltage V1, the cathode voltage V2, the current I1 flowing through the slow-free-wheeling diode D1, the current 12 which flows through the fast-recovery type diode D2, a ripple voltage ΔEi of the input DC voltage Ei, and a ripple voltage ΔEo of the DC output voltage Eo.

In diesem Fall weist die Schaltung gemäß 1 folgende Festwerte auf:
Primärwicklung N1 des Trenn-Umsetztransformators PIT = 53 T;
Tertiärwicklung N3 des Trenn-Umsetztransformators PIT = 18 T;
primärseitiger Parallelresonanzkondensator Cr = 3300 pF;
Klemmkondensator C3 = 0,047 μF;
Filterkondensator CN = 1 μF;
Induktivität Ls = 68 μH.
In this case, the circuit according to 1 the following fixed values:
Primary winding N1 of isolation conversion transformer PIT = 53 T;
Tertiary winding N3 of the isolation conversion transformer PIT = 18 T;
primary-side parallel resonant capacitor Cr = 3300 pF;
Clamp capacitor C3 = 0.047 μF;
Filter capacitor CN = 1 μF;
Inductance Ls = 68 μH.

Wie aus 4 zu ersehen ist, ändert sich in dem Fall, dass die Eingangswechselspannung VAC gegeben ist mit 100 V, dann, wenn die Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 10 nicht vorgesehen ist, der Leistungsfaktor PF innerhalb eines Bereiches der Lastleistung Po von 50 W bis 200 W innerhalb eines Bereiches von 0,46 bis 0,57, und die Eingangsgleichspannung Ei ändert sich innerhalb eines Bereiches von 138 V bis 131 V. Im Falle der Schaltung gemäß 1, die die Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 10 enthält, ändert sich der Leistungsfaktor PF jedoch innerhalb eines Bereiches von 0,91 bis 0,83, und die Eingangsgleichspannung Ei ändert sich innerhalb eines Bereiches von 140 V bis 133 V.How out 4 In the case that the input AC voltage VAC is given as 100 V, then, when the power factor increasing circuit changes 10 is not provided, the power factor PF within a range of the load power Po of 50 W to 200 W within a range of 0.46 to 0.57, and the DC input voltage Ei changes within a range of 138 V to 131 V. In the case of Circuit according to 1 containing the power factor increase circuit 10 However, the power factor PF changes within a range of 0.91 to 0.83, and the input DC voltage Ei changes within a range of 140 V to 133 V.

Wenn andererseits die Eingangswechselspannung VAC gegeben ist mit 230 V und die Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 10 nicht vorgesehen ist, dann ändert sich der Leistungsfaktor PF innerhalb eines Bereiches der Lastleistung Po von 50 W bis 200 W in einem Bereich von 0,39 bis 0,47, und die Eingangsgleichspannung Ei ändert sich in einem Bereich von 320 V bis 319 V. Im Falle der Schaltung gemäß 1, die die Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 10 aufweist, ändert sich der Leistungsfaktor jedoch innerhalb eines Bereiches von 0,71 bis 0,84, und die Eingangsgleichspannung Ei ändert sich innerhalb eines Bereiches von 346 V bis 328 V.On the other hand, when the AC input voltage VAC is 230V and the power factor increasing circuit 10 is not provided, then the power factor PF changes within a range of the load power Po of 50 W to 200 W in a range of 0.39 to 0.47, and the input DC voltage Ei changes in a range of 320 V to 319 V. In the case of the circuit according to 1 containing the power factor increase circuit 10 However, the power factor changes within a range of 0.71 to 0.84, and the input DC voltage Ei changes within a range of 346 V to 328 V.

Ferner ändert sich der Leistungsfaktor PF, wie aus 5 ersehen werden kann, im Falle der Lastleistung Po = 200 W in dem Fall, dass die Eingangswechselspannung VAC sich von 90 V bis 270 V ändert und die Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 10 nicht vorgesehen ist, in einem Bereich von 0,58 bis 0,45; in der Schaltung gemäß 1, die die Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 10 enthält, ändert sich jedoch der Leistungsfaktor PF innerhalb eines Bereiches von 0,87 bis 0,81.Further, the power factor PF changes as shown 5 can be seen, in the case of the load power Po = 200 W in the case that the input AC voltage VAC changes from 90 V to 270 V and the power factor increase circuit 10 is not provided, in a range of 0.58 to 0.45; in the circuit according to 1 containing the power factor increase circuit 10 contains, changes However, the PF is within a range of 0.87 to 0.81.

Kurz gesagt kann ein Leistungsfaktor PF mit einer Kennlinie, die eine verhältnismäßig geringe Änderung in Bezug auf eine starke Änderung der Lastleistung Po oder der Eingangswechselspannung VAC zeigt, realisiert werden.Short In other words, a power factor PF having a characteristic that has a relatively small change in terms of a big change the load power Po or the input AC voltage VAC shows, will be realized.

Unterdessen reicht der Wechselspannung-/Gleichspannungs- bzw. AC/DC-Leistungsumsetzungswirkungsgrad (ηAC/DC) in dem Fall dass die Eingangswechselspannung VAC gegeben ist mit 100 V und die Lastleistung Po von 50 W bis 200 W reicht, von 88,8% bis 90,8% in dem Fall, dass die Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 10 nicht vorgesehen ist, während der betreffende Wirkungsgrad von 86,1% bis 90,5% im Falle der Schaltung gemäß 1 reicht, die die Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 10 enthält.Meanwhile, the AC / DC power conversion efficiency (η AC / DC ) in the case where the AC input voltage VAC is 100 V and the load power Po ranges from 50 W to 200 W ranges from 88.8%. to 90.8% in the event that the power factor increase circuit 10 is not provided, while the relevant efficiency from 86.1% to 90.5% in the case of the circuit according to 1 ranges, which is the power factor increase circuit 10 contains.

Wenn die Eingangswechselspannung VAC 230 V beträgt und wenn die Last- bzw. Nutzleistung Po von 50 W bis 200 W reicht, reicht der AC/DC-Leistungsumsetzungswirkungsgrad (ηAC/DC) von 87,1% bis 92,0% in dem Fall, dass die Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 10 nicht vorgesehen ist, während er von 84,3% bis 91,0% im Falle der Schaltung gemäß 1 reicht, welche die Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 10 enthält.When the input AC voltage VAC is 230 V and when the load power Po ranges from 50 W to 200 W, the AC / DC power conversion efficiency (η AC / DC ) ranges from 87.1% to 92.0% in the case in that the power factor increase circuit 10 is not provided, while from 84.3% to 91.0% in the case of the circuit according to 1 ranges, which the power factor increase circuit 10 contains.

Eine Art und Weise, gemäß der der Ladestrom I1 und der Ladestrom 12 separat längs des Pfades der Diode D1 vom langsamen Freilauftyp bzw. längs des Pfades der Diode D2 vom schnellen Freilauftyp fließen, wie dies oben beschrieben worden ist, kann aus 6 ersehen werden.A way in which the charging current I1 and the charging current 12 separately along the path of the slow-freewheeling type diode D1 or along the path of the fast-freewheeling type diode D2, as described above, may be made 6 be seen.

Insbesondere um eine Spitze der Eingangswechselspannung VAC herum fließt der Strom I1 mit der in 6 dargestellten Wellenform durch die Diode D1 vom langsamen Freilauftyp, und daher ist der durch die Diode D2 vom schnellen Freilauftyp fließende Strom 12 kein hoher Strom.In particular, around a peak of the input AC voltage VAC, the current I1 flows with the in 6 of the slow-freewheeling type diode D1, and therefore the current flowing through the fast-freewheeling diode D2 is shown 12 no high current.

Zweite AusführungsformSecond embodiment

Nunmehr wird ein weiteres Schaltnetzteil beschrieben, bei dem die vorliegende Erfindung angewandt ist.Now Another switching power supply is described in which the present Invention is applied.

Die vorliegende Ausführungsform erreicht ein ähnliches bzw. entsprechendes Ziel wie jenes, das durch die oben beschriebene erste Ausführungsform erreicht wird, und daneben erzielt die vorliegende Ausführungsform eine Steigerung des AC/DC-Leistungsumsetzungswirkungsgrades (ηAC/DC) in dem Fall, dass die Eingangswechselspannung VAC eine Spannung des 100 V-Typs ist.The present embodiment achieves a similar goal as that achieved by the first embodiment described above, and besides, the present embodiment achieves an increase in the AC / DC power conversion efficiency (η AC / DC ) in the case where the AC input voltage VAC is a voltage of the 100V type.

7 zeigt das Schaltnetzteil gemäß der zweiten Ausführungsform. Es sei darauf hingewiesen, dass in 7 dieselben Teile, die in 1 vorgesehen sind, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sind wie in 1 und dass eine detaillierte Erläuterung der betreffenden Teile weggelassen wird. Das Schaltnetzteil unterscheidet sich von der Schaltung gemäß 1 prinzipiell dadurch, dass es eine Spannungsverdopplungs-Gleichrichterschaltung mit einer Leistungsfaktor-Steigerungsfunktion enthält. 7 shows the switching power supply according to the second embodiment. It should be noted that in 7 the same parts that are in 1 are provided with the same reference numerals as in 1 and that a detailed explanation of the parts concerned is omitted. The switching power supply differs from the circuit according to 1 in principle, by including a voltage doubler rectifier circuit with a power factor enhancement function.

Gemäß 7 enthält das dargestellte Netzteil einen Schaltumsetzer bzw. Schaltwandler vom Spannungsresonanztyp (ein Umsetzer vom Spannungsresonanztyp), der auf der Primärseite vorgesehen ist. Eine Gleichrichtungsschaltung mit einer Leistungsfaktor-Steigerungsfunktion, d. h. eine Leistungsfaktor-Gleichrichtungsschaltung 11, ist für den Umsetzer vom Spannungsresonanztyp vorgesehen.According to 7 For example, the illustrated power supply includes a voltage resonance type switching converter (a voltage resonance type converter) provided on the primary side. A rectification circuit having a power factor enhancement function, ie, a power factor rectification circuit 11 , is intended for the voltage resonance type converter.

In dem Netzteil wird ein Eingangswechselstrom IAC von einer Netzwechselstromquelle AC durch einen Leitungsfilter-Transformator LFT von der Leistungsfaktor-Gleichrichtungsschaltung 11 gleichgerichtet und durch die beiden Glättungskondensatoren Ci1 und Ci2, die in Reihe geschaltet sind, geglättet, um eine gleichgerichtete und geglättete Spannung Ei zu erhalten, die zwei Mal so hoch ist, wie eine gleichgerichtete geglättete Spannung, die mittels eines Vollweggleichrichtersystems erhalten werden kann. Dadurch ist ein Doppelspannungs-Gleichrichtungssystem gebildet.In the power supply, an input AC current IAC is supplied from a commercial AC power source AC through a line filter transformer LFT from the power factor rectification circuit 11 rectified and smoothed by the two smoothing capacitors Ci1 and Ci2 connected in series to obtain a rectified and smoothed voltage Ei twice as high as a rectified smoothed voltage which can be obtained by a full wave rectification system. As a result, a double voltage rectification system is formed.

Bevor ein Aufbau der Leistungsfaktor-Gleichrichtungsschaltung 11 beschrieben wird, wird lediglich ein Aufbau des Umsetzers vom Spannungsresonanztyp beschrieben, da er generell ähnlich jenem bei der ersten Ausführungsform ist.Before a construction of the power factor rectification circuit 11 10, only one structure of the voltage resonance type converter will be described, since it is generally similar to that in the first embodiment.

Auch der Umsetzer vom Spannungsresonanztyp enthält bei der Netzteilschaltung gemäß 7 ein einziges Schaltelement Q1, beispielsweise in Form eines Bipolar-Transistors, der eine hohe Spannungsfestigkeitseigenschaft besitzt.Also, the voltage resonance type converter includes according to the power supply circuit 7 a single switching element Q1, for example in the form of a bipolar transistor, which has a high withstand voltage characteristic.

In entsprechender Weise wie bei dem Umsetzer vom Spannungsresonanztyp in der Netzteilschaltung gemäß 1 ist ferner eine Klemmdiode DD1 mit dem Schaltelement Q1 verbunden, und ein Parallelresonanzkondensator Cr sowie eine Primärwicklung N1 eines Trenn-Umsetztransformators PIT arbeiten miteinander zusammen, um eine primärseitige Parallelresonanzschaltung des Umsetzers vom Spannungsresonanztyp durch die Kapazität des Parallelresonanzkondensators Cr und die Streuinduktivität der Primärwicklung N1 zu bilden. Ferner ist eine aktive Klemmschaltung 15 auf der Primärseite gebildet; diese Klemmschaltung klemmt die Spannungsresonanz-Impulsspannung.In a similar manner as in the voltage resonance type converter in the power supply circuit according to FIG 1 Further, a clamp diode DD1 is connected to the switching element Q1, and a parallel resonance capacitor Cr and a primary winding N1 of a separation conversion transformer PIT cooperate to form a primary side parallel resonance circuit of the voltage resonance type converter by the capacitance of the parallel resonance capacitor Cr and the leakage inductance of the primary winding N1 , Further, an active clamp circuit 15 formed on the primary side; this clamp clamps the voltage resonance pulse voltage.

Überdies ist in entsprechender Weise wie bei dem Umsetzer vom Spannungsresonanztyp in der Netzteilschaltung gemäß 1 ein Resonanzkondensator C2 einer Primärwicklung N2 des Trenn-Umsetztransformators PIT parallel geschaltet, um auch auf der Sekundärseite des Trenn-Umsetztransformators PIT eine Resonanzschaltung zu bilden, so dass der Umsetzer vom Spannungsresonanztyp als Verbund-Resonanzumsetzer gebildet ist. Die Gleichrichtungs-Glättung wird durch eine Gleichrichtungsdiode Do und einen Glättungskondensator Co vorgenommen, um eine Ausgangsgleichspannung Eo zu erhalten. Daneben wird die Schaltfrequenz des Schaltelements Q1 durch eine Steuerschaltung 1 in Form einer PFM-Schaltung gesteuert, um die Ausgangsgleichspannung Eo auf der Sekundärseite zu stabilisieren.Moreover, according to the voltage resonance type converter in the power supply circuit, the same manner as in the case of the converter 1 a resonance capacitor C2 of a primary winding N2 of the isolation conversion transformer PIT is connected in parallel to also form a resonance circuit on the secondary side of the separation conversion transformer PIT, so that the voltage resonance type converter is formed as a composite resonance converter. The rectification smoothing is performed by a rectification diode Do and a smoothing capacitor Co to obtain a DC output voltage Eo. Besides, the switching frequency of the switching element Q1 is controlled by a control circuit 1 controlled in the form of a PFM circuit to stabilize the output DC voltage Eo on the secondary side.

Obwohl eine Tertiärwicklung N3 auf der Primärseite des Trenn-Umsetztransformators PIT gewickelt ist, sei darauf hingewiesen, dass die Tertiärwicklung N3 hier als von der Primärwicklung N1 getrennte Wicklung gewickelt ist. Die Primärwicklung N1 und die Ansteuerwicklung Ng sind an einem Mittelabgriff miteinander verbunden.Even though a tertiary winding N3 on the primary side of the isolation conversion transformer PIT, it should be noted that that the tertiary winding N3 here as from the primary winding N1 separate winding is wound. The primary winding N1 and the drive winding Ng are connected to each other at a center tap.

Nunmehr wird ein Aufbau der Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 11 beschrieben.Now, a construction of the power factor increasing circuit will be described 11 described.

Die Leistungsfaktor-Steigerungs- bzw. Gleichrichterschaltung 11 verfügt über eine Gleichrichtungswirkung für den Eingangswechselstrom IAC, und sie verfügt ferner über eine Leistungsfaktorsteigerungsfunktion für den Eingangswechselstrom IAC. Insbesondere ist ein Leistungsfaktorsteigerungs-Netzteil vom Spannungsrückkopplungstyp als Netzteil des Spannungsverdoppler-Gleichrichtersystem gebildet.The power factor enhancement or rectifier circuit 11 has a rectification effect for the input AC current IAC, and also has a power factor increase function for the input AC current IAC. In particular, a voltage feedback type power factor increase power supply is formed as a power supply of the voltage doubler rectifier system.

Die Leistungsfaktor-Gleichrichtungsschaltung 11 enthält einen Kondensator CN für eine Normalbetriebs-Störunterdrückung zwischen den Wechselspannungsleitungen.The power factor rectification circuit 11 includes a capacitor CN for normal operation interference suppression between the AC power lines.

Die Leistungsfaktor-Gleichrichtungsschaltung 11 enthält ferner zwei Dioden D11 und D12 vom schnellen Freilauftyp. Die Dioden D11 und D12 vom schnellen Freilauftyp sind in Reihe geschaltet und zwischen der positiven Belegung eines Glättungskondensators Ci1 und der primärseitigen Erde bzw. Masse über einen Transformator T eingefügt.The power factor rectification circuit 11 Also includes two fast-freewheeling type diodes D11 and D12. The high-freewheeling-type diodes D11 and D12 are connected in series and inserted between the positive occupancy of a smoothing capacitor Ci1 and the primary-side ground via a transformer T.

Insbesondere ist ein Wicklungsende der Primärwicklung (Induktivität LT1) des Transformators T mit der Kathode der Diode D11 vom schnellen Freilauftyp in Reihe geschaltet, während ein Wicklungsanfang der Primärwicklung (LT1) mit der positiven Belegung des Glättungskondensators Ci1 verbunden ist. Ferner ist ein Wicklungsende der Sekundärwicklung (Induktivität LT2) des Transformators T mit der Anode der Diode D12 vom schnellen Freilauftyp in Reihe geschaltet, und ein Wicklungsanfang der Sekundärwicklung (LT2) ist mit Erde bzw. Masse auf der Primärseite verbunden.Especially is a coil end of the primary winding (inductance LT1) of the transformer T with the cathode of the diode D11 from the fast Freewheel type connected in series, while a winding start the primary (LT1) is connected to the positive assignment of the smoothing capacitor Ci1. Further, a winding end of the secondary winding (inductance LT2) of Transformer T with the anode of the diode D12 fast freewheeling type connected in series, and a winding start of the secondary winding (LT2) is connected to ground on the primary side.

Ein Wicklungsende der Tertiärwicklung N3 des Trenn-Umsetztransformators PIT ist mit einem Schaltungsknoten zwischen den Dioden D11 und D12 vom schnellen Freilauftyp verbunden, und ein Wicklungsanfang der Tertiärwicklung N3 ist mit einer der Wechselspannungsleitungen verbunden.One Winding end of tertiary winding N3 of the isolation conversion transformer PIT is connected to a circuit node connected between the diodes D11 and D12 of the fast freewheeling type, and a winding start of the tertiary winding N3 is connected to one of AC power lines connected.

Die Leistungsfaktor-Gleichrichtungsschaltung 11 enthält ferner eine Reihenschaltung aus Dioden D13 und D14 vom langsamen Freilauftyp, die mit einer der Wechselspannungsleitungen verbunden sind.The power factor rectification circuit 11 Also includes a series connection of low-freewheel-type diodes D13 and D14 connected to one of the AC power lines.

Die Reihenschaltung aus den Dioden D13 und D14 vom langsamen Freilauftyp ist zwischen der positiven Belegung bzw. dem positiven Anschluss des Glättungskondensators Ci1 und der primärseitigen Masse bzw. Erde eingefügt.The Series connection of the diodes D13 and D14 of the slow freewheeling type is between the positive occupancy and the positive connection of the smoothing capacitor Ci1 and the primary-side Ground or earth inserted.

Nachstehend wird die Gleichrichtungsfunktion der Leistungsfaktor-Gleichrichtungsschaltung 11 beschrieben, die den oben beschriebenen Aufbau besitzt.Hereinafter, the rectification function of the power factor rectification circuit will be explained 11 described having the structure described above.

In der Leistungsfaktor-Gleichrichtungsschaltung 11 wirken die Dioden D11 und D12 vom schnellen Freilauftyp als erste Gleichrichtungsschaltung, während die Dioden D13 und D14 vom langsamen Freilauftyp als zweite Gleichrichtungsschaltung wirken.In the power factor rectification circuit 11 For example, the fast-recovery type diodes D11 and D12 function as a first rectification circuit, while the low-freewheel type diodes D13 and D14 function as a second rectification circuit.

Insbesondere innerhalb einer Zeitspanne, in der die Eingangswechselspannung VAC positiv ist, fließt ein Gleichrichtungsstrom von der ersten Gleichrichtungsschaltung längs einer Route von der Wechselspannungsquelle AC → Tertiärwicklung N3 → Diode D11 vom schnellen Freilauftyp → Induktivität LT1 → Glättungskondensator Ci1, um den Glättungskondensator Ci1 aufzuladen. Gleichzeitig fließt ein Gleichrichtungsstrom von der zweiten Gleichrichtungsschaltung längs einer anderen Route von der Wechselspannungsquelle AC → Diode D13 vom langsamen Freilauftyp → Glättungskondensator Ci1, um den Glättungskondensator Ci1 aufzuladen.Especially within a period of time in which the AC input voltage VAC is positive, flows a rectification current from the first rectification circuit along one Route from AC voltage source AC → tertiary winding N3 → diode D11 Fast freewheel type → Inductance LT1 → Smoothing capacitor Ci1 to the smoothing capacitor Ci1 charge. At the same time, a rectifying current flows from the second rectification circuit along another route from the AC voltage source AC → diode D13 of slow freewheeling type → smoothing capacitor Ci1 to the smoothing capacitor Ci1 charge.

Andererseits fließt innerhalb einer anderen Zeitspanne, in der die Eingangswechselspannung VAC negativ ist, ein Gleichrichtungsstrom von der ersten Gleichrichtungsschaltung längs einer Route von der Wechselspannungsquelle AC → Glättungskondensator Ci2 → primärseitige Masse bzw. Erde → Induktivität LT2 → Diode D12 vom schnellen Freilauftyp, um den Glättungskondensator Ci2 aufzuladen. Gleichzeitig fließt ein Gleichrichtungsstrom von der zweiten Gleichrichtungsschaltung längs einer anderen Route von der Wechselspannungsquelle AC → Glättungskondensator Ci2 → primärseitige Erde bzw. Masse → Diode D14 vom langsamen Freilauftyp, um den Glättungskondensator Ci2 aufzuladen.On the other hand, within another period in which the input AC voltage VAC is negative, a rectifying current flows from the first rectifying circuit along a route from the AC power source AC → smoothing capacitor Ci2 → primary side earth → inductance LT2 → fast recovery type diode D12 to the smoothing capacitor Ci2 charge. At the same time, a rectifying current from the second rectifying circuit flows along another route from the AC power source AC → Smoothing capacitor Ci2 → primary side earth → low-freewheel type diode D14 to charge the smoothing capacitor Ci2.

Kurz gesagt fließt der Gleichrichtungsstrom separat von den ersten und zweiten Gleichrichtungsschaltungen längs zweier Routen zu den Glättungskondensatoren Ci1 und Ci2.Short said to flow the rectification current is separate from the first and second rectification circuits along two Routes to the smoothing capacitors Ci1 and Ci2.

Da die Glättungskondensatoren Ci1 und Ci2 in Reihe geschaltet sind und die gleichgerichtete und geglättete Spannung Ei von der positiven Anschlussseite des Glättungskondensators Ci1 abgenommen wird, ist ein Doppelspannungs-Gleichrichtungssystem erreicht.There the smoothing capacitors Ci1 and Ci2 are connected in series and the rectified and smoothed voltage Egg is removed from the positive terminal side of the smoothing capacitor Ci1, is a double-voltage rectification system reached.

Die Leistungsfaktor-Gleichrichtungsschaltung 11 verfügt über folgende Leistungsfaktor-Steigerungsfunktion.The power factor rectification circuit 11 has the following power factor enhancement function.

Zu den beiden Dioden D11 und D12 vom schnellen Freilauftyp, wie sie oben beschrieben worden sind, wird eine Schalt-Ausgangsspannung (geklemmte Spannungsresonanz-Impulsspannung), die von der primärseitigen Parallelresonanzschaltung erhalten wird, durch die Tertiärwicklung N3 des Trenn-Umsetztransformators PIT zurückgekoppelt.To the two diodes D11 and D12 of the fast freewheeling type, as they above, becomes a switching output voltage (clamped voltage resonance pulse voltage) coming from the primary side Parallel resonant circuit is obtained by the tertiary winding N3 of the isolation conversion transformer PIT fed back.

Eine von der Schalt-Ausgangsspannung ausgehende Wechselspannung der Schaltperiode, die auf diese Weise zurückgekoppelt ist, wird den Gleichrichtungsstrompfaden überlagert, und aus dem überlagerten Wechselstrom der Schaltperiode wird eine Operation des Ein- und Ausschaltens des Gleichrichtungsstroms in der Schaltzeitspanne bzw. Schaltperiode an der Diode D11 (oder D12) vom schnellen Freilauftyp erhalten. Durch die EIN-/AUS-Schaltwirkung Hießt der Ladestrom für den Glättungskondensator Ci1 (oder Ci2) auch innerhalb einer Zeitspanne, in der der Gleichrichtungs-Ausgangsspannungspegel niedriger ist als die Spannung an dem Glättungskondensator Ci1 (oder Ci2).A from the switching output voltage outgoing AC voltage of the switching period, the coupled back in this way is superimposed on the rectification current path, and out of the superimposed Alternating current of the switching period becomes an operation of on and off Turning off the rectification current in the switching period on the D11 (or D12) fast-freewheel type diode. Due to the ON / OFF switching effect, the charge current for the smoothing capacitor Ci1 (or Ci2) even within a period of time in which the rectification output voltage level is lower than the voltage across the smoothing capacitor Ci1 (or Ci2).

Infolgedessen wird der gemittelte Signalverlauf des Eingangswechselstroms so gesteuert, dass sie sich an die Wellenform der Eingangswechselspannung annähert, um den Stromflusswinkel des Eingangswechselstromes zu vergrößern, damit eine Verbesserung nun Leistungsfaktor erzielt wird.Consequently the averaged waveform of the input AC is controlled so that it approximates the waveform of the input AC voltage to to increase the current flow angle of the input alternating current, thus an improvement is now achieved in the power factor.

In der Leistungsfaktor-Gleichrichtungsschaltung 11 fließt der Ladestrom für die Glättungskondensatoren Ci1 und Ci2 separat durch die Wirkung der oben beschriebenen ersten und zweiten Gleichrichtungsschaltungen.In the power factor rectification circuit 11 The charging current for the smoothing capacitors Ci1 and Ci2 flows separately by the action of the first and second rectifying circuits described above.

Dies verhindert das Fließen eines übermäßigen Ladestroms durch die Diode D11 oder D12 vom schnellen Freilauftyp, wenn die Eingangswechselspannung VAC einen Wert um einen positiven oder negativen Spitzenwert herum aufweist. Insbesondere dann, wenn Eingangswechselspannung VAC einen Wert um einen positiven oder negativen Spitzenwert herum aufweist, fließt ein Ladestrom zu den Dioden D13 und D14 vom langsamen Freilauftyp, während lediglich ein Strom von hoher Frequenz zu den Dioden D11 und D12 vom schnellen Freilauftyp fließt. Daher ist der Leistungsverlust der Dioden D11 und D12 vom schnellen Freilauftyp herabgesetzt, und es kann ein hoher Wirkungsgrad erreicht werden. Folglich kann der AC/DC-Leistungsumsetzungswirkungsgrad (ηAD/DC) im Vergleich zu jenem der Schaltung gemäß 1 gesteigert werden.This prevents excessive charging current flowing through the fast-recovery type diode D11 or D12 when the input AC voltage VAC has a value around a positive or negative peak value. In particular, when input AC voltage VAC has a value around a positive or negative peak value, charging current flows to low-freewheeling type diodes D13 and D14 while only a high-frequency current flows to high-freewheeling type diodes D11 and D12. Therefore, the power loss of the fast-recovery type diodes D11 and D12 is lowered, and high efficiency can be achieved. Consequently, the AC / DC power conversion efficiency (η AD / DC ) can be compared with that of the circuit according to FIG 1 be increased.

Ferner kann eine Diode mit einer verhältnismäßig kleinen Stromkapazität selektiv für die Dioden D11 und D12 vom schnellen Freilauftyp verwendet werden. Überdies kann eine Verringerung der Wärmeerzeugung die Notwendigkeit nach einer Kühlplatte eliminieren. Folglich können eine Verringerung in der Schaltungsgröße und eine Verringerung in den Kosten dadurch erwartet werden.Further can be a diode with a relatively small current capacity selective for the high speed freewheeling type diodes D11 and D12 are used. moreover can reduce the heat production the need for a cooling plate eliminate. Consequently, you can a reduction in circuit size and a reduction in the costs are expected.

Auch in der Netzteilschaltung gemäß 7 ist die Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 11 so aufgebaut, dass eine Spannungsresonanz-Impulsspannung ohne Zwischenschaltung eines solchen Reihenresonanzkondensators C10, wie er in 17 gezeigt ist, zurückgekoppelt wird. Dies erleichtert die Schaltungsauslegung und ist wirksam hinsichtlich der Realisierung eines Leistungsfaktors, der eine verringerte Schwankung gegenüber einer Änderung der Eingangswechselspannung VAC oder Last- bzw. Nutzleistung zeigt.Also in the power supply circuit according to 7 is the power factor enhancement circuit 11 is constructed so that a voltage resonance pulse voltage without interposition of such a series resonant capacitor C10, as shown in FIG 17 is shown, is fed back. This facilitates the circuit design and is effective in realizing a power factor exhibiting a reduced variation with respect to a change in the input AC voltage VAC or the load.

Ferner ist die aktive Klemmschaltung 15 auf der Primärseite gebildet, und sie erweitert den Schaltsteuerbereich. Infolgedessen kann ein Schaltnetzteil erzielt werden, welches für einen weltweiten Einsatz mit dem Wechselspannungs-100 V-Typ und dem Wechselspannungs-200 V-Typ betriebsbereit ist. Außerdem kann eine Verringerung der Spannungsfestigkeitseigenschaft eines Transistors erreicht werden, der als Schaltelement Q1 verwendet wird.Further, the active clamp is 15 on the primary side, and it extends the switching control range. As a result, a switching power supply capable of world-wide use with the AC 100 V-type and the AC 200 V-type can be obtained. In addition, a reduction in the withstand voltage characteristic of a transistor used as the switching element Q1 can be achieved.

Überdies wird mit Rücksicht darauf, dass die Impulsbreite der Spannungsresonanz-Impulsspannung (Klemmspannung) in dem Fall, dass das Schaltelement Q1 ausgeschaltet ist, durch die aktive Klemmschaltung 15 vergrößert ist, wenn die Eingangswechselspannung VAC ansteigt, außerdem ein Effekt erreicht, dass die Änderung der Rückkopplungs-Impulsspannung verringert ist, und dies ruft einen weiteren Effekt hervor, dass nämlich die Änderung des Leistungsfaktors verringert ist.Moreover, in consideration of that the pulse width of the voltage resonance pulse voltage (clamping voltage) in the case that the switching element Q1 is turned off by the active clamp circuit 15 is increased as the AC input voltage VAC increases, moreover, an effect that the change of the feedback pulse voltage is reduced, and this causes another effect, that is, the change in the power factor is reduced.

Dritte AusführungsformThird embodiment

8 zeigt einen Aufbau eines weiteren Schaltnetzteiles, bei dem die vorliegende Erfindung angewandt ist. 8th shows a structure of another switching power supply to which the present invention is applied.

Gemäß 8 enthält die dargestellte Netzteilschaltung einen Schaltumsetzer vom Spannungsresonanztyp (einen Umsetzer vom Spannungsresonanztyp), der auf der Primärseite vorgesehen ist. Eine Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 10A ist für den Umsetzer vom Spannungsresonanztyp vorgesehen. Es sei darauf hingewiesen, dass in 8 dieselben Teile wie in 1 mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sind wie in 1.According to 8th For example, the illustrated power supply circuit includes a voltage resonance type switching converter (a voltage resonance type converter) provided on the primary side. A power factor enhancement circuit 10A is intended for the voltage resonance type converter. It should be noted that in 8th the same parts as in 1 are denoted by the same reference numerals as in FIG 1 ,

Gemäß 8 enthält die dargestellte Netzteilschaltung einen Netzfilter-Transformator LFT und einen über die Netzleitungen liegenden Kondensator CL für eine Netzwechselspannungsquelle AC; dadurch ist ein Netzfilter gebildet. Außerdem enthält die betreffende Netzteilschaltung eine Brückengleichrichterschaltung Di für eine Vollweggleichrichtung der Netzwechselspannung VAC in einer entsprechenden Weise wie in der Netzteilschaltung gemäß 1. Mit einer Gleichrichtungs-Ausgangsspannung von der Brückengleichrichterschaltung Di wird ein Glättungskondensator Ci durch die Leistungsfaktor-Gleichrichtungsschaltung 10A aufgeladen, und eine gleichgerichtete und geglättete Spannung Ei wird an dem Glättungskondensator Ci erhalten.According to 8th the illustrated power supply circuit includes a line filter transformer LFT and a capacitor CL connected across the power lines for a line AC voltage source AC; This forms a network filter. In addition, the respective power supply circuit includes a bridge rectifier circuit Di for full-wave rectification of the AC line voltage VAC in a manner similar to that in the power supply circuit according to FIG 1 , With a rectification output voltage from the bridge rectifier circuit Di becomes a smoothing capacitor Ci through the power factor rectification circuit 10A charged, and a rectified and smoothed voltage Ei is obtained at the smoothing capacitor Ci.

Auch der Umsetzer vom Spannungsresonanztyp, der ein Schaltelement Q1 in Form eines Bipolar-Transistors mit einer hohen Spannungsfestigkeitseigenschaft enthält, weist einen entsprechenden Aufbau auf wie jener in 1.Also, the voltage resonance type converter including a switching element Q1 in the form of a bipolar transistor having a high withstand voltage characteristic has a structure similar to that in FIG 1 ,

Insbesondere ist eine Klemmdiode DD1 zwischen der Basis des Schaltelements Q1 und der negativen Elektrode (primärseitige Erde bzw. Masse) des Glättungskondensators Ci eingefügt. Der Emitter des Schaltelements Q1 ist mit Erde bzw. Masse auf der Primärseite verbunden.Especially is a clamp diode DD1 between the base of the switching element Q1 and the negative electrode (primary earth) of the smoothing capacitor Ci inserted. The emitter of the switching element Q1 is grounded on the primary connected.

Der Kollektor des Schaltelements Q1 ist mit dem positiven Anschluss des Glättungskondensators Ci durch die Primärwicklung N1 eines Trenn- Umsetztransformators PIT und eine Primärwicklung (Induktivität Lp) eines Transformators T verbunden.Of the Collector of the switching element Q1 is connected to the positive terminal of the smoothing capacitor Ci through the primary winding N1 of a separation transformer PIT and a primary winding (inductance Lp) of a transformer T connected.

Das Schaltelement Q1 führt eine Schaltoperation mit einer Schaltfrequenz aus, die durch den Steuerstrom geändert wird, der von einer Steuerschaltung 1 an die Basis des Schaltelements Q1 abgegeben wird.The switching element Q1 performs a switching operation with a switching frequency that is changed by the control current supplied by a control circuit 1 is delivered to the base of the switching element Q1.

In entsprechender Weise wie bei der Schaltung gemäß 1 ist ein Parallelresonanzkondensator Cr zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Schaltelements Q1 angeschlossen. Der Parallelresonanzkondensator Cr weist eine Kapazität auf, die mit einer Streuinduktivität L1 auf der Seite der Primärwicklung N1 des Trenn-Umsetztransformators PIT zusammenwirkt, um eine primärseitige Parallelresonanzschaltung des Umsetzers vom Spannungsresonanztyp zu bilden. Wenn das Schaltelement Q1 ausgeschaltet ist, zeigt die Spannung an dem Parallelresonanzkondensator Cr eine Impulswellenform einer Sinuswelle, und zwar aufgrund der Wirkung der Parallelresonanzschaltung, und folglich wird ein Betrieb des Spannungsresonanztyps erhalten.In a similar manner as in the circuit according to 1 a parallel resonant capacitor Cr is connected between the collector and the emitter of the switching element Q1. The parallel resonant capacitor Cr has a capacitance which cooperates with a stray inductance L1 on the primary winding N1 side of the isolation converting transformer PIT to form a primary side parallel resonant circuit of the voltage resonance type converter. When the switching element Q1 is turned off, the voltage across the parallel resonant capacitor Cr shows a pulse waveform of a sine wave due to the action of the parallel resonance circuit, and hence an operation of the voltage resonance type is obtained.

Der Trenn-Umsetztransformator PIT weist einen Aufbau auf, wie er oben unter Bezugnahme auf 2 beschrieben worden ist. Insbesondere sind die Primärwicklung N1 und die Sekundärwicklung N2 in einem unterteilten Zustand um den mittleren magnetischen Schenkel mit einem darin gebildeten Spalt G so herumgewickelt, dass eine lose Kopplung mit einem Kopplungskoeffizienten von beispielsweise k ≒ 0,85 erhalten werden kann, wodurch es schwierig gemacht ist, auch einen Sättigungszustand zu erreichen.The separation conversion transformer PIT has a structure as described above with reference to FIG 2 has been described. Specifically, the primary winding N1 and the secondary winding N2 are wound in a divided state around the central magnetic leg with a gap G formed therein so that a loose coupling having a coupling coefficient of, for example, k ≒ 0.85 can be obtained, thereby making it difficult also to achieve a saturation state.

Ein Ende der Primärwicklung N1 des Trenn-Umsetztransformators PIT ist mit dem Kollektor des Schaltelements Q1 verbunden, während das andere Ende der Primärwicklung N1 mit dem positiven Anschluss (gleichgerichtete und geglättete Spannung Ei) des Glättungskondensators Ci durch die Primärwicklung (Induktivität Lp) des Transformators T verbunden ist.One End of the primary winding N1 of the isolation conversion transformer PIT is connected to the collector of the Switching element Q1 connected while the other end of the primary winding N1 with the positive terminal (rectified and smoothed voltage Ei) of the smoothing capacitor Ci through the primary winding (inductance Lp) of the transformer T is connected.

Eine Treiber- bzw. Ansteuerwicklung Ng ist durch eine Mittelabgriffsverbindung auf der Primärseite des Trenn-Umsetztransformators PIT gebildet.A Driver winding Ng is through a center tap connection on the primary side of the separation conversion transformer PIT.

Es sei darauf hingewiesen, dass in der Schaltung gemäß 8 im Unterschied zu der in 1 dargestellten Schaltung keine Tertiärwicklung N3 auf der Primärseite gebildet ist.It should be noted that in the circuit according to 8th unlike in 1 shown circuit no tertiary winding N3 is formed on the primary side.

In entsprechender Weise wie bei dem Umsetzer vom Spannungsresonanztyp in der Netzteilschaltung gemäß 1 ist der Resonanzkondensator C2 einer Sekundärwicklung N2 des Trenn-Umsetztransformators PIT parallel geschaltet, um auch auf der Sekundärseite des Trenn-Umsetztransformators PIT eine Resonanzschaltung zu bilden, so dass der Umsetzer vom Spannungsresonanztyp als Verbund-Resonanzumsetzer gebildet ist. Die Gleichrichtungs-Glättung wird durch eine Gleichrichtungsdiode Do und einem Glättungskondensator Co vorgenommen, um eine Ausgangsgleichspannung Eo zu erhalten. Daneben wird die Schaltfrequenz des Schaltelements Q1 durch die Steuerschaltung 1 in Form einer PFM-Schaltung gesteuert, um die Ausgangsgleichspannung Eo auf der Sekundärseite zu stabilisieren.In a similar manner as in the voltage resonance type converter in the power supply circuit according to FIG 1 That is, the resonance capacitor C2 of a secondary winding N2 of the separation conversion transformer PIT is connected in parallel to also form a resonance circuit on the secondary side of the separation conversion transformer PIT, so that the voltage resonance type converter is formed as a composite resonance converter. The rectification smoothing is performed by a rectification diode Do and a smoothing capacitor Co to obtain a DC output voltage Eo. Besides, the switching frequency of the switching element Q1 is changed by the control circuit 1 controlled in the form of a PFM circuit to stabilize the output DC voltage Eo on the secondary side.

Außerdem enthält die vorliegende Netzteilschaltung eine aktive Klemmschaltung 15, die auf der Primärseite vorgesehen ist.In addition, the present power supply circuit includes an active clamping circuit 15 which is provided on the primary side.

Die aktive Klemmschaltung 15 enthält ein Hilfs-Schaltelement Q2 in Form eines MOS-FET, einen Klemmkondensator C3 und eine Klemmdiode DD2 in Form einer Bausteindiode. Ferner enthält die Netzteilschaltung ein Ansteuerschaltungssystem zur Ansteuerung des Hilfs-Schaltelements Q2. Das Ansteuerschaltungssystem enthält eine Ansteuerwicklung Ng, einen Kondensator Cg und Widerstände Rg und R1.The active clamp 15 includes an auxiliary switching element Q2 in the form of a MOS-FET, a clamping capacitor C3 and a clamping diode DD2 in the form of a device diode. Further, the power supply circuit includes a drive circuit system for driving the auxiliary switching element Q2. The drive circuit system includes a drive winding Ng, a capacitor Cg, and resistors Rg and R1.

Die Klemmdiode DD2 ist zwischen der Drain-Elektrode und der Source-Elektrode des Hilfs-Schaltelements Q2 parallel angeschlossen. Insbesondere ist die Anode der Klemmdiode DD2 mit der Source-Elektrode des Hilfs-Schaltelements Q2 verbunden, und die Kathode der Klemmdiode DD2 ist mit der Drain-Elektrode des Hilfs-Schaltelements Q2 verbunden.The Clamp diode DD2 is between the drain and the source of the auxiliary switching element Q2 connected in parallel. Especially is the anode of the clamp diode DD2 with the source of the auxiliary switching element Q2, and the cathode of the clamping diode DD2 is connected to the drain electrode the auxiliary switching element Q2 connected.

Die Drain-Elektrode des Hilfs-Schaltelements Q2 ist mit der positiven Elektrodenseite des Glättungskondensators Ci durch den Klemmkondensator C3 verbunden. Die Source-Elektrode des Hilfs-Schaltelements Q2 ist mit einem Kollektorschaltungspunkt des Schaltelements Q1 verbunden.The Drain electrode of the auxiliary switching element Q2 is positive Electrode side of the smoothing capacitor Ci connected by the clamp capacitor C3. The source electrode of the auxiliary switching element Q2 is at a collector node connected to the switching element Q1.

Demgemäß ist die aktive Klemmschaltung 15 so aufgebaut, dass der Klemmkondensator C3 zu der Parallelschaltung aus dem Hilfs-Schaltelement Q2 und der Klemmdiode DD2 in Reihe geschaltet ist. Die auf diese Weise gebildete Schaltung ist weiter der Primärwicklung N1 des Trenn-Umsetztransformators PIT parallel geschaltet.Accordingly, the active clamp is 15 is constructed such that the clamp capacitor C3 is connected in series to the parallel circuit of the auxiliary switching element Q2 and the clamp diode DD2. The circuit thus formed is further connected in parallel with the primary winding N1 of the isolation converting transformer PIT.

In dem Ansteuerschaltungssystem für das Hilfs-Schaltelement Q2 ist die Reihenschaltungsverbindung aus dem Kondensator Cg, dem Widerstand Rg und der Ansteuerwicklung Ng mit der Gate-Elektrode des Hilfs-Schaltelements Q2 verbunden, wie dies aus 8 zu ersehen ist. Die Reihenschaltung bildet eine selbsterregte Ansteuerschaltung für das Hilfs-Schaltelement Q2. Somit wird eine Signalspannung von der selbsterregten Ansteuerschaltung an die Gate-Elektrode des Hilfs-Schaltelements Q2 abgegeben, so dass eine Schaltoperation des Hilfs-Schaltelements Q2 ausgeführt wird.In the auxiliary switching element drive circuit switching circuit Q2, the series connection of the capacitor Cg, the resistor Rg, and the driving winding Ng is connected to the gate of the auxiliary switching element Q2 as shown in FIG 8th can be seen. The series connection forms a self-excited drive circuit for the auxiliary switching element Q2. Thus, a signal voltage is output from the self-excited drive circuit to the gate of the auxiliary switching element Q2, so that a switching operation of the auxiliary switching element Q2 is performed.

In diesem Fall ist die Ansteuerwicklung Ng auf der Wicklungsanfangsseite der Primärwicklung N1 gebildet, und sie weist beispielsweise 1 T (Windung) als Windungszahl auf.In In this case, the drive winding Ng is on the winding start side the primary winding N1 formed, and it has, for example, 1 T (winding) as a number of turns on.

Folglich wird in der Ansteuerwicklung Ng auf eine Wechselspannung hin, die von der Primärwicklung N1 erhalten wird, eine Spannung erzeugt. Ferner werden in diesem Fall Spannungen von entgegengesetzten Polaritäten durch die Primärwicklung N1 und die Ansteuerwicklung Ng erhalten, und zwar aufgrund der Wicklungsrichtungen der Primärwicklung N1 und der Ansteuerwicklung Ng.consequently is in the drive winding Ng to an AC voltage, the from the primary winding N1, a voltage is generated. Furthermore, in this Case voltages of opposite polarities through the primary winding N1 and the drive winding Ng, because of the winding directions the primary winding N1 and the drive winding Ng.

Demgemäß werden das Schaltelement Q1 und das Hilfs-Schaltelement Q2 abwechselnd ein-/ausgeschaltet, und eine Spannungsresonanz-Impulsspannung wird durch die aktive Klemmschaltung 15 geklemmt.Accordingly, the switching element Q1 and the auxiliary switching element Q2 are alternately turned on / off, and a voltage resonance pulse voltage is applied through the active clamp circuit 15 clamped.

Während die Primärwicklung (Induktivität Lp) des Transformators T als Rückkopplungswicklung für die Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 10A wirkt, weist die Impulsspannungswellenform (Spannung V3) mit hoher Frequenz, die durch den Transformator T zurückgekoppelt wird, eine Wellenform ähnlich jener auf, die in 3 gezeigt ist, und zwar aufgrund der Klemmwirkung der aktiven Klemmschaltung 15.While the primary winding (inductance Lp) of the transformer T as a feedback winding for the power factor increase circuit 10A 2, the high frequency pulse voltage waveform (voltage V3) fed back through the transformer T has a waveform similar to that shown in FIG 3 is shown, due to the clamping action of the active clamping circuit 15 ,

Nunmehr wird ein Aufbau der Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 10A beschrieben.Now, a construction of the power factor increasing circuit will be described 10A described.

Die Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 10A enthält einen Filterkondensator CN für ein Normalbetriebs-Filter, eine Diode D1 vom langsamen Freilauftyp, eine Diode D2 vom schnellen Freilauftyp und den Transformator T.The power factor enhancement circuit 10A includes a filter capacitor CN for a normal mode filter, a slow-freewheeling type diode D1, a fast-freewheeling type diode D2, and the transformer T.

Insbesondere ist in der Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 10A die Diode D1 vom langsamen Freilauftyp in Reihe zwischen der Brückengleichrichterschaltung Di und dem positiven Anschluss des Glättungskondensators Ci angeschlossen.In particular, in the power factor increase circuit 10A the low-freewheel type diode D1 is connected in series between the bridge rectifier circuit Di and the positive terminal of the smoothing capacitor Ci.

Ferner ist der Kondensator CN für ein Normalbetriebs-Filter der Diode D1 vom langsamen Freilauftyp parallel geschaltet.Further is the capacitor CN for a normal operation filter of the slow-free-wheel type diode D1 connected in parallel.

Ferner ist die Kathode der Diode D2 vom schnellen Freilauftyp mit einem Wicklungsende der Sekundärwicklung (Induktivität Ls) des Transformators T verbunden, und ein Wicklungsanfang der Sekundärwicklung (Ls) des Transformators T ist mit der positiven Elektrodenseite des Glättungskondensators Ci verbunden. Folglich ist die Reihenschaltung aus der Diode D2 vom schnellen Freilauftyp und der Induktivität Ls der Diode D1 vom langsamen Freilauftyp und auch dem Kondensator CN für ein Normalbetriebs-Filter parallel geschaltet.Further is the cathode of the diode D2 fast freewheeling type with a Winding end of the secondary winding (inductance Ls) of the transformer T, and a winding start of the secondary winding (Ls) of the transformer T is the positive electrode side of the smoothing capacitor Ci connected. Consequently, the series connection of the diode D2 Fast freewheeling type and inductance Ls of diode D1 slow Freewheeling and also the capacitor CN for a normal operation filter connected in parallel.

Die Primärwicklung (Induktivität Lp) des Transformators T ist mit dem Wicklungsende der Primärwicklung N1 des Trenn-Umsetztransformators PIT verbunden, während der Wicklungsanfang der Primärwicklung (Induktivität Lp) des Transformators T mit der positiven Elektrode des Glättungskondensators Ci verbunden ist.The primary (inductance Lp) of the transformer T is connected to the winding end of the primary winding N1 of the separation conversion transformer PIT, while the Winding start of the primary winding (inductance Lp) of the transformer T with the positive electrode of the smoothing capacitor Ci is connected.

In dem Transformator T mit einem solchen Verbindungssystem von Primärwicklung (Lp) und Sekundärwicklung (Ls), wie es oben beschrieben worden ist, sind das Wicklungsende der Primärwicklung (Lp) und der Wicklungsanfang der Sekundärwicklung (Ls) miteinander verbunden. Deshalb können die Primärwicklung (Lp) und die Sekundärwicklung (Ls) tatsächlich durch eine Mittelabgriffsverbindung miteinander verbunden sein. Daraus ergibt sich, dass der Transformator T unter Heranziehung eines trommelartigen Magnetkerns aus Ferrit eines offenen Magnetkreises von geringer Größe gebildet sein kann, und damit können eine Erleichterung in der Herstellung und eine Miniaturisierung der Schaltung realisiert werden.In the transformer T with such Connection system of the primary winding (Lp) and secondary winding (Ls), as described above, the winding end of the primary winding (Lp) and the winding start of the secondary winding (Ls) are interconnected. Therefore, the primary winding (Lp) and the secondary winding (Ls) may actually be interconnected by a center tap connection. As a result, the transformer T can be formed of ferrite of an open magnetic circuit of a small size by using a drum-type magnetic core, and thus manufacturing facilitation and miniaturization of the circuit can be realized.

Die Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 10A verfingt über die folgende Leistungsfaktor-Steigerungsfunktion.The power factor enhancement circuit 10A catch the following power factor enhancement function.

In der Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 10A fließt ein Gleichrichtungsstrom von der Brückengleichrichterschaltung Di als Ladestrom zu dem Glättungskondensator Ci längs zweier verschiedener Pfade, die einen ersten Pfad, längs dessen ein Strom I1 durch die Diode D1 vom langsamen Freilauftyp fließt, und einen zweiten Pfad umfassen, längs dessen ein Strom 12 als Schaltstrom hoher Frequenz durch die Diode D2 vom schnellen Freilauftyp und die Induktivität Ls fließt.In the power factor increase circuit 10A a rectifying current from the bridge rectifier circuit Di flows as a charging current to the smoothing capacitor Ci along two different paths including a first path along which a current I1 passes through the slow free-wheeling diode D1 and a second path along which a current 12 high-frequency switching current flows through the fast-recovery type diode D2 and the inductance Ls.

Ferner wird eine Schaltausgangsspannung, die durch die primärseitige Parallelresonanzschaltung erhalten wird und bei der ein Stromfluss durch die Primärwicklung (Lp) des Transformators T erfolgt, das ist eine Spannungsresonanz-Impulsspannung, die durch die aktive Klemmschaltung 15 geklemmt wird, zu der Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 10A zurückgekoppelt. Mit anderen Worten ausgedrückt heißt dies, dass in der Sekundärwicklung (Ls) eine induzierte Spannung durch einen primären Strom erzeugt wird, der durch die Primärwicklung (Lp) fließt, und dass eine Spannungsresonanz-Impulsspannung, die dadurch geklemmt wird, zu der Diode D2 vom schnellen Freilauftyp zurückgekoppelt wird, die mit der Sekundärwicklung (Ls) in Reihe geschaltet ist.Further, a switching output voltage obtained by the primary-side parallel resonant circuit and current flowing through the primary winding (Lp) of the transformer T, that is, a voltage resonance pulse voltage supplied through the active clamp circuit 15 is clamped to the power factor increase circuit 10A fed back. In other words, in the secondary winding (Ls), an induced voltage is generated by a primary current flowing through the primary winding (Lp) and a voltage resonance pulse voltage thereby clamped to the diode D2 of FIG fast freewheeling type, which is connected in series with the secondary winding (Ls).

Mit der auf diese Weise zurückgekoppelten Schalt-Ausgangsspannung wird eine Wechselspannung der Schaltperiode dem Strompfad des Stromes 12 überlagert, der durch die Diode D2 vom schnellen Freilauftyp und die Induktivität Ls fließt. Durch die überlagerte Wechselspannung der Schaltperiode wird somit eine Operation zum Ein- und Ausschalten des Gleichrichtungsstroms in der Schaltperiode bei der Diode D2 vorn schnellen Freilauftyp erhalten.With the switching output voltage fed back in this way, an AC voltage of the switching period becomes the current path of the current 12 superimposed, which flows through the diode D2 fast freewheeling type and the inductance Ls. Thus, by the superimposed AC voltage of the switching period, an operation for turning on and off the rectifying current in the switching period is obtained in the fast-freewheeling type diode D2.

Insbesondere dann, wenn die Kathodenspannung V2 der Diode D2 vom schnellen Freilauftyp niedriger ist als die Anodenspannung, das ist die Gleichrichtungsspannung V1. führt die Diode D2 vom schnellen Freilauftyp EIN-/AUS-Operationen aus. Durch die EIN-/AUS-Operationen fließt ein Ladestrom zu dem Glättungskondensator Ci auch innerhalb einer Zeitspanne, innerhalb der der Gleichrichtungs-Ausgangsspannungspegel V1 niedriger ist als die Spannung an dem Glättungskondensator Ci.Especially when the cathode voltage V2 of the fast-recovery type diode D2 becomes lower is called the anode voltage, that is the rectification voltage V1. leads the diode D2 from the fast recovery type ON / OFF operations. By the ON / OFF operations flow a charging current to the smoothing capacitor Ci also within a period of time within which the rectification output voltage level V1 is lower than the voltage across the smoothing capacitor Ci.

Infolgedessen wird der gemittelte Signalverlauf des Eingangswechselstroms so gesteuert. dass sie sich an den Signalverlauf der Eingangswechselspannung annähert, um den Stromflusswinkel des Eingangswechselstroms zu vergrößern, wodurch eine Verbesserung im Leistungsfaktor erzielt wird.Consequently the average waveform of the input AC is thus controlled. that it approximates the waveform of the AC input voltage to to increase the current flow angle of the input AC current, creating a Improvement in power factor is achieved.

Während der Ladestrom zu dem Glättungskondensator Ci separat längs des Pfades fließt, der durch die Diode D1 vom langsamen Freilauftyp bereitgestellt wird, und längs des Pfades, der durch die Diode D2 vom schnellen Freilauftyp und die Induktivität Ls bereitgestellt wird, wie dies oben beschrieben worden ist, leitet die Diode D1 vorn langsamen Freilauftyp lediglich dann, wenn die Eingangswechselspannung VAC einen Wert um positive und negative Spitzenwerte herum aufweist. Mit anderen Worten ausgedrückt heißt dies, dass der Ladestrom I1 lediglich dann fließt, wenn die Eingangswechselspannung VAC einen Wert um einen Spitzenwert dieser Spannung herum aufweist. Daher verhindert die Diode D1 vom langsamen Freilauftyp das Fließen eines übermäßig hohen Ladestroms zu der Diode D2 vom schnellen Freilauftyp um die positiven und negativen Spitzenwerte der Eingangswechselspannung VAC herum. Infolgedessen sinkt der Leistungsverlust der Diode D2 vom schnellen Freilauftyp, und es kann ein höherer Wirkungsgrad erzielt werden.During the Charging current to the smoothing capacitor Ci separately along the path flows, provided by the slow-freewheeling type diode D1 becomes, and along the path through the diode D2 from the fast freewheeling type and the inductance Ls is provided, as described above, directs the diode D1 in front of slow freewheeling type only when the Input AC voltage VAC a value around positive and negative peak values around. In other words, this means that the charging current I1 just flows, when the input AC voltage VAC is a value around a peak value having this voltage around. Therefore, the diode D1 prevents from slow freewheeling type flowing an overly high Charging current to the diode D2 from the fast freewheeling type to the positive and negative peaks of the input AC voltage VAC. As a result, the power loss of the diode D2 decreases from the fast Freewheel type, and it can be a higher Efficiency can be achieved.

Demgemäß kann eine Diode mit einer verhältnismäßig geringen Stromkapazität selektiv für die Dioden D1 und D2 verwendet werden. Ferner kann eine Verringerung der Wärmeerzeugung die Notwendigkeit nach einer Kühlerplatte eliminieren, und eine Verringerung in der Schaltungsgröße sowie eine Verringerung in den Kosten können dadurch erwartet werden.Accordingly, a Diode with a relatively low current capacity selective for the diodes D1 and D2 are used. Furthermore, a reduction the heat generation the need for a cooler plate eliminate, and a reduction in circuit size as well a reduction in costs can be expected thereby.

Ferner wird in der Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 10A eine Spannungsresonanz-Impulsspannung ohne Hinzuziehung eines solchen Reihenresonanzkondensators C10 zurückgekoppelt, wie er in 17 gezeigt ist. Dies erleichtert die Schaltungsauslegung und ist wirksam hinsichtlich der Realisierung eines Leistungsfaktors, der eine verringerte Änderung gegenüber einer Änderung der Eingangswechselspannung VAC oder der Last- bzw. Nutzleistung zeigt.Further, in the power factor increasing circuit 10A fed back a voltage resonance pulse voltage without the involvement of such a series resonant capacitor C10, as in 17 is shown. This facilitates the circuit design and is effective in realizing a power factor showing a reduced change from a change in the input AC voltage VAC or the load.

Ferner ist, wie oben beschrieben, die aktive Klemmschaltung 15 auf der Primärseite gebildet, und sie erweitert den Schaltsteuerbereich. Infolgedessen kann ein Schaltnetzteil erzielt werden, welches für einen weltweiten Einsatz mit dem Wechselspannungs-100 V-Typ und dem Wechselspannungs-200 V-Typ betriebsbereit ist. Ferner kann eine Verringerung der Spannungsfestigkeitseigenschaft eines Transistors erreicht werden, der als Schaltelement Q1 verwendet wird.Further, as described above, the active clamp is 15 on the primary side, and it extends the switching control range. Consequently For example, a switched mode power supply that is ready for worldwide use with the AC 100 V-type and the AC 200 V-type can be achieved. Further, a reduction in the withstand voltage characteristic of a transistor used as the switching element Q1 can be achieved.

Überdies wird mit Rücksicht darauf, dass die Impulsbreite der Spannungsresonanz-Impulsspannung (Klemmspannung) in dem Fall, dass das Schaltelement Q1 ausgeschaltet ist, durch die aktive Klemmschaltung 15 erweitert wird, wenn die Eingangswechselspannung VAC erweitert wird, außerdem ein Effekt erzielt, dass die Änderung der Rückkopplungsimpulsspannung, wie in 3 veranschaulicht, verringert ist, und dies führt zu einem weiteren Effekt, dass die Änderung des Leistungsfaktors verringert ist.Moreover, in consideration of that the pulse width of the voltage resonance pulse voltage (clamping voltage) in the case that the switching element Q1 is turned off by the active clamp circuit 15 is widened as the input AC voltage VAC is widened, moreover, an effect is achieved that the change of the feedback pulse voltage as in 3 is reduced, and this leads to a further effect that the change in the power factor is reduced.

9 und 10 veranschaulichen Änderungskennlinien des Leistungsfaktors PF und der Eingangsgleichspannung Ei. 9 and 10 illustrate change characteristics of the power factor PF and the input DC voltage Ei.

Insbesondere veranschaulicht 9 die Änderungskennlinie des Leistungsfaktors PF und der Eingangsgleichspannung Ei in Bezug auf die Änderung der Last- bzw. Nutzleistung Po von 0 bis 200 W, wenn die Eingangswechselspannung VAC gegeben ist mit 100 V bei 50 Hz und wenn die Eingangswechselspannung VAC gegeben ist mit 230 V bei 50 Hz.In particular, illustrated 9 the change characteristic of the power factor PF and the input DC voltage Ei with respect to the change of the load Po from 0 to 200 W when the input AC voltage VAC is given as 100 V at 50 Hz and when the AC input voltage VAC is given as 230 V at 50 Hz.

Unterdessen veranschaulicht 10 die Änderungskennlinien des Leistungsfaktors PF und der Eingangsgleichspannung Ei in Bezug auf die Änderung der Eingangswechselspannung VAC von 90 bis 288 V, wenn die Lastleistung Po 200 W beträgt.Meanwhile illustrated 10 the change characteristics of the power factor PF and the input DC voltage Ei with respect to the change of the input AC voltage VAC of 90 to 288 V when the load power Po is 200 W.

In 9 und 10 veranschaulichen durch voll ausgezogene Linien dargestellte Kurven Kennlinien, bei denen die Leistungssteigerungsfunktion (PFI) involviert ist, d. h., dass es sich um Kennlinien der oben unter Bezugnahme auf 8 beschriebenen Schaltung handelt. Die durch gestrichelte Linien dargestellten Kurven veranschaulichen Kennlinien, bei denen kein Schaltungsaufbau zur Steigerung des Leistungsfaktors involviert ist.In 9 and 10 1 and 2, curves illustrated by solid lines illustrate characteristics in which the power increasing function (PFI) is involved, that is, characteristics related to those described above with reference to FIGS 8th described circuit is. The broken line curves illustrate characteristics in which no power factor enhancement circuitry is involved.

Die Spannungsverläufe an den verschiedenen Komponenten der Schaltung gemäß 8 sind ähnlich jenen der Schaltung gemäß 1, und sie können unter Bezugnahme auf das Wellenformdiagramm von 6 ersehen werden.The voltage curves at the various components of the circuit according to 8th are similar to those of the circuit according to 1 and they can with reference to the waveform diagram of 6 be seen.

In diesem Fall weist die Schaltung gemäß 8 folgende Festwerte auf:
Primärwicklung N1 des Trenn-Umsetztransformators PIT = 48 T;
Induktivität Lp = 68 μH;
Induktivität Ls = 33 μH;
Primärseitiger Parallelresonanzkondensator Cr = 3300 pF;
Klemmkondensator C3 = 0,047 μF;
Filterkondensator CN = 1 μF.
In this case, the circuit according to 8th the following fixed values:
Primary winding N1 of the isolation conversion transformer PIT = 48 T;
Inductance Lp = 68 μH;
Inductance Ls = 33 μH;
Primary-side parallel resonant capacitor Cr = 3300 pF;
Clamp capacitor C3 = 0.047 μF;
Filter capacitor CN = 1 μF.

Wie aus 9 ersehen werden kann, ändert sich der Leistungsfaktor PF dann, wenn die Eingangswechselspannung VAC gegeben ist mit 100 V und die Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 10A nicht vorgesehen ist, innerhalb eines Bereiches von 200 W bis 50 W der Lastleistung Po in einem Bereich von 0,57 bis 0,46, und die Eingangsgleichspannung Ei ändert sich innerhalb eines Bereiches von 131 V bis 138 V. Im Falle der Schaltung gemäß 8, welche die Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 10A enthält, ändert sich der Leistungsfaktor PF jedoch innerhalb eines Bereiches von 0,80 bis 0,82, und die Eingangsgleichspannung Ei ändert sich innerhalb eines Bereiches von 133 V bis 142 V.How out 9 can be seen, the power factor PF changes when the input AC voltage VAC is given with 100 V and the power factor increase circuit 10A is not provided, within a range of 200 W to 50 W of the load power Po in a range of 0.57 to 0.46, and the input DC voltage Ei changes within a range of 131 V to 138 V. In the case of the circuit according to 8th showing the power factor increase circuit 10A However, the power factor PF changes within a range of 0.80 to 0.82, and the input DC voltage Ei changes within a range of 133 V to 142 V.

Wenn andererseits die Eingangswechselspannung VAC gegeben ist mit 230 V und die Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 10A nicht vorgesehen ist, dann ändert sich der Leistungsfaktor PF innerhalb eines Bereiches von 200 W bis 50 W der Lastleistung Po innerhalb eines Bereiches von 0,47 bis 0,39, und die Eingangsgleichspannung Ei ändert sich innerhalb eines Bereiches von 317 V bis 320 V. Im Falle der Schaltung gemäß 8, welche die Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 10A enthält, ändert sich der Leistungsfaktor PF jedoch innerhalb eines Bereiches von 0,81 bis 0,70, und die Eingangsgleichspannung Ei ändert sich innerhalb eines Bereiches von 329 V bis 350 V.On the other hand, when the AC input voltage VAC is 230V and the power factor increasing circuit 10A is not provided, the power factor PF changes within a range of 200 W to 50 W of the load power Po within a range of 0.47 to 0.39, and the input DC voltage Ei changes within a range of 317 V to 320 V. In the case of the circuit according to 8th showing the power factor increase circuit 10A However, the power factor PF changes within a range of 0.81 to 0.70, and the input DC voltage Ei changes within a range of 329 V to 350 V.

Wie aus 10 ersehen werden kann, ändert sich der Leistungsfaktor PF im Falle der Lastleistung Po = 200 W in dem Fall, dass sich die Eingangswechselspannung VAC von 90 V bis 270 V ändert und die Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 10A nicht vorgesehen ist, innerhalb eines Bereiches von 0,58 bis 0,45. In der Schaltung gemäß 8, welche die Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 10A enthält, ändert sich der Leistungsfaktor PF jedoch innerhalb eines Bereiches von 0,85 bis 0,80.How out 10 can be seen, the power factor PF changes in the case of the load power Po = 200 W in the case that the AC input voltage VAC changes from 90 V to 270 V and the power factor increase circuit 10A is not provided within a range of 0.58 to 0.45. In the circuit according to 8th showing the power factor increase circuit 10A However, the power factor PF changes within a range of 0.85 to 0.80.

Kurz gesagt kann ein Leistungsfaktor PF mit einer Kennlinie realisiert werden, die eine verhältnismäßig geringe Änderung in Bezug auf eine starke Änderung der Lastleistung Po oder der Eingangswechselspannung VAC zeigt.Short That is, a power factor PF can be realized with a characteristic that will be a relatively small change in terms of a big change the load power Po or the input AC voltage VAC shows.

Unterdessen reicht der AC/DC-Leistungsumsetzungswirkungsgrad (ηAC/DC) in dem Fall, dass die Eingangswechselspannung VAC gegeben ist mit 100 V und dass die Last- bzw. Nutzleistung Po von 50 W bis 200 W reicht, von 90,8% bis 88,8%, wobei die Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 10A nicht vorgesehen ist. Der betreffende Wirkungsgrad reicht jedoch von 90,2% bis 85,8% im Falle der Schaltung gemäß 8, die die Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 10A enthält.Meanwhile, the AC / DC power conversion efficiency (η AC / DC ) ranges from 90.8% to 100V in the case where the input AC voltage VAC is 100V and the load power Po ranges from 50W to 200W 88.8%, with the power factor increase circuit 10A is not provided. The efficiency in question, however, ranges from 90.2% to 85.8% in the case of the circuit Mäss 8th containing the power factor increase circuit 10A contains.

Wenn die Eingangswechselspannung VAC 230 V beträgt und wenn die Lastleistung Po von 50 W bis 200 W reicht, dann reicht der AC/DC-Leistungsumsetzungswirkungsgrad (ηAC/DC) von 92,0% bis 87,1% in dem Fall, dass die Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 10A nicht vorgesehen ist, während er von 90,8% bis 83,8% im Falle der Schaltung gemäß 8 reicht, welche die Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 10A enthält.When the input AC voltage VAC is 230V and when the load power Po ranges from 50W to 200W, then the AC / DC power conversion efficiency (η AC / DC ) ranges from 92.0% to 87.1% in the case where the power factor improving circuit 10A is not provided, while from 90.8% to 83.8% in the case of the circuit according to 8th ranges, which the power factor increase circuit 10A contains.

Auch in der Schaltung gemäß 8 fließen der Ladestrom I1 und der Ladestrom I2 separat längs des Pfades der Diode D1 vom langsamen Freilauftyp bzw. längs des Pfades der Diode D2 vom schnellen Freilauftyp, und eine Art und Weise dieses Stromflusses kann aus 6 ersehen werden.Also in the circuit according to 8th For example, the charging current I1 and the charging current I2 flow separately along the path of the slow-freewheeling diode D1 and along the path of the fast-freewheeling diode D2, respectively, and a manner of this current flow may be off 6 be seen.

Insbesondere um eine Spitze bzw. einen Spitzenwert der Eingangswechselspannung VAC herum fließt der Strom I1 mit der in 6 dargestellten Wellenform durch die Diode D1 vom langsamen Freilauftyp, und daher ist der Strom 12, der durch die Diode D2 vom schnellen Freilauftyp fließt, nicht ein hoher Strom.In particular, around a peak of the input AC voltage VAC, the current I1 flows with the in 6 is shown by the diode D1 of the slow freewheeling type, and hence the current 12 which flows through the fast-freewheeling type diode D2, not a high current.

Vierte AusführungsformFourth embodiment

Nunmehr wird ein noch weiteres Schaltnetzteil beschrieben, bei dem die vorliegende Erfindung angewandt ist.Now An even further switching power supply is described in which the present Invention is applied.

Die vorliegende Ausführungsform erzielt zusätzlich zu einem Ziel entsprechend jenem der oben beschriebenen dritten Ausführungsform eine Steigerung des AC/DC-Leistungsumsetzungswirkungsgrades (ηAC/DC) in dem Fall, dass die Eingangswechselspannung VAC eine Spannung des 100 V-Typs ist.The present embodiment achieves an increase in the AC / DC power conversion efficiency (η AC / DC ) in the case that the AC input voltage VAC is a 100V-type voltage, in addition to a target corresponding to that of the above-described third embodiment.

11 zeigt das Schaltnetzteil gemäß der vierten Ausführungsform. Es sei darauf hingewiesen, dass in 11 dieselben Teile wie in 8 mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sind wie in 8, und dass eine detaillierte Erläuterung der betreffenden Teile weggelassen wird. Das Schaltnetzteil in 11 unterscheidet sich von der Schaltung gemäß 8 hauptsächlich dadurch, dass es eine Spannungsverdoppler-Gleichrichterschaltung mit einer Leistungsfaktor-Steigerungsfunktion aufweist. 11 shows the switching power supply according to the fourth embodiment. It should be noted that in 11 the same parts as in 8th are denoted by the same reference numerals as in FIG 8th , and that a detailed explanation of the parts concerned is omitted. The switching power supply in 11 differs from the circuit according to 8th primarily by having a voltage doubler rectifier circuit with a power factor enhancement function.

Gemäß 11 enthält die dargestellte Netzteilschaltung einen Schaltumsetzer vom Spannungsresonanztyp (einen Umsetzer des Spannungsresonanztyps), der auf der Primärseite vorgesehen ist. Eine Gleichrichtungsschaltung mit einer Leistungsfaktor-Steigerungsfunktion, d. h. eine Leistungsfaktor-Steigerungs-Gleichrichtungsschaltung 11A ist für den Umsetzer vom Spannungsresonanztyp vorgesehen.According to 11 For example, the power supply circuit shown includes a voltage resonance type switching converter (a voltage resonance type converter) provided on the primary side. A rectification circuit with a power factor enhancement function, ie, a power factor enhancement rectification circuit 11A is intended for the voltage resonance type converter.

In der Netzteilschaltung wird ein Eingangswechselstrom IAC von einer Netzwechselspannungsquelle IAC über einen Leitungsfilter- bzw. Netzfilter-Transformator LFT mittels der Leistungsfaktor-Steigerungs-Gleichrichtungsschaltung 11A gleichgerichtet und durch zwei Glättungskondensatoren Ci1 und Ci2 geglättet, die in Reihe geschaltet sind, um eine gleichgerichtete und geglättete Spannung Ei zu erhalten, die doppelt so hoch ist wie eine gleichgerichtete geglättete Spannung, welche durch ein Vollweggleichrichtersystem erhalten werden kann. Dadurch ist ein Doppelspannungs-Gleichrichtungssystem gebildet.In the power supply circuit, an input AC current IAC is supplied from an AC power source IAC via a line filter transformer LFT by way of the power factor increasing rectification circuit 11A rectified and smoothed by two smoothing capacitors Ci1 and Ci2 connected in series to obtain a rectified and smoothed voltage Ei which is twice as high as a rectified smoothed voltage which can be obtained by a full wave rectification system. As a result, a double voltage rectification system is formed.

Der Umsetzer vom Spannungsresonanztyp weist einen entsprechenden bzw. ähnlichen Aufbau auf wie jenen bei der dritten Ausführungsform.Of the A voltage resonance type converter has a corresponding one Structure on as those in the third embodiment.

Auch der Umsetzer vom Spannungsresonanztyp in der Netzteilschaltung gemäß 11 enthält ein einziges Schaltelement Q1, beispielsweise in Form eines Bipolar-Transistors mit einer hohen Spannungsfestigkeitseigenschaft.Also, the voltage resonance type converter in the power supply circuit according to 11 contains a single switching element Q1, for example in the form of a bipolar transistor with a high dielectric strength.

Ferner ist in entsprechender Weise wie bei dem Umsetzer vom Spannungsresonanztyp in der Netzteilschaltung gemäß 8 eine Klemmdiode DD1 mit dem Schaltelement Q1 verbunden. Ein Parallelresonanzkondensator Cr und eine Primärwicklung N1 eines Trenn-Umsetztransformators PIT arbeiten miteinander zusammen, um eine primärseitige Parallelresonanzschaltung des Umsetzers vom Spannungsresonanztyp durch die Kapazität des Parallelresonanzkondensators Cr und die Streuinduktivität der Primärwicklung N1 zu bilden. Ferner ist eine aktive Klemmschaltung 15 auf der Primärseite gebildet. Diese Klemmschaltung klemmt die Spannungsresonanz-Impulsspannung.Further, in a similar manner to the voltage resonance type converter, in the power supply circuit according to FIG 8th a clamp diode DD1 is connected to the switching element Q1. A parallel resonance capacitor Cr and a primary winding N1 of a separation conversion transformer PIT cooperate with each other to form a primary side parallel resonance circuit of the voltage resonance type converter through the capacitance of the parallel resonance capacitor Cr and the leakage inductance of the primary winding N1. Further, an active clamp circuit 15 formed on the primary side. This clamp clamps the voltage resonance pulse voltage.

Ferner ist ein Resonanzkondensator C2 einer Primärwicklung N2 des Trenn-Umsetztransformators PIT parallel geschaltet, um eine Resonanzschaltung auch auf der Sekundärseite des Trenn-Umsetztransformators PIT zu bilden, so dass der Umsetzer vom Spannungsresonanztyp als Verbund-Resonanzumsetzer gebildet ist. Ferner erfolgt eine Gleichrichtungs-Glättung durch eine Gleichrichtungsdiode Do und einen Glättungskondensator Co, um eine Ausgangsgleichspannung Eo zu erhalten. Daneben wird die Schaltfrequenz des Schaltelements Q1 durch eine Steuerschaltung 1 in Form einer PFM-Schaltung gesteuert, um die Ausgangsgleichspannung Eo auf der Primärseite zu stabilisieren.Further, a resonance capacitor C2 is connected in parallel with a primary winding N2 of the separation conversion transformer PIT to also form a resonance circuit on the secondary side of the separation conversion transformer PIT, so that the voltage resonance type converter is formed as a composite resonance converter. Further, rectification smoothing is performed by a rectification diode Do and a smoothing capacitor Co to obtain a DC output voltage Eo. Besides, the switching frequency of the switching element Q1 is controlled by a control circuit 1 controlled in the form of a PFM circuit to stabilize the output DC voltage Eo on the primary side.

Es sei darauf hingewiesen, dass die Primärwicklung N1 des Trenn-Umsetztransformators PIT mit der positiven Elektrode des Glättungskondensators Ci1 durch die Primärwicklung (Induktivität LT1) eines Transformators T verbunden ist.It is to be noted that the primary winding N1 of the separation converting transformer PIT having the positive electrode of the smoothing capacitor Ci1 through the primary winding (inductance LT1) a transformer T is connected.

Der Transformator T weist auf seiner Primärseite die Primärwicklung (Induktivität LT1) und auf seiner Sekundärseite gewickelt eine Sekundärwicklung (Induktivität LT2) und eine Tertiärwicklung (Induktivität LT3) auf.Of the Transformer T has the primary winding on its primary side (inductance LT1) and on its secondary side Wrapped a secondary winding (inductance LT2) and a tertiary winding (inductance LT3).

Nunmehr wird ein Aufbau der Leistungsfaktorsteigerungs-Gleichrichtungsschaltung 11A beschrieben.Now, a construction of the power factor increase rectification circuit will be described 11A described.

Die Leistungsfaktorsteigerungs-Gleichrichtungsschaltung 11A verfügt über eine Gleichrichtungswirkung für den Eingangswechselstrom IAC, und ferner verfügt sie über eine Leistungsfaktor-Steigerungsfunktion bezüglich des Eingangswechselstromes IAC. Insbesondere ist ein Leistungsfaktor-Steigerungs-Netzteil vom Spannungsrückkopplungstyp als Netzteil des Spannungsverdopplungs-Gleichrichtungssystems gebildet.The power factor increase rectification circuit 11A has a rectifying action for the input AC current IAC, and further has a power factor increasing function with respect to the input AC current IAC. In particular, a voltage feedback type power factor increasing power supply is formed as a power supply of the voltage doubler rectification system.

Die Leistungsfaktorsteigerungs-Gleichrichtungsschaltung 11A enthält einen Kondensator CN zur Unterdrückung der Normalbetriebs-Störung zwischen den Wechselspannungsleitungen.The power factor increase rectification circuit 11A includes a capacitor CN for suppressing the normal operation interference between the AC power lines.

Die Leistungsfaktorsteigerungs-Gleichrichtungsschaltung 11A weist ferner zwei Dioden D11 und D12 vom schnellen Freilauftyp auf. Die Dioden D11 und D12 vom schnellen Freilauftyp sind in Reihe miteinander geschaltet und zwischen dem positiven Anschluss eines Glättungskondensators Ci1 und der primärseitigen Erde bzw. Masse durch einen Transformator T eingefügt.The power factor increase rectification circuit 11A also has two fast-freewheeling type diodes D11 and D12. The high-freewheeling type diodes D11 and D12 are connected in series with each other and inserted between the positive terminal of a smoothing capacitor Ci1 and the primary-side earth through a transformer T.

Dabei ist insbesondere ein Wicklungsende der Sekundärwicklung (Induktivität LT2) des Transformators T mit der Kathode der Diode D11 vom schnellen Freilauftyp in Reihe geschaltet, während ein Wicklungsanfang der Sekundärwicklung (LT2) mit dem positiven Anschluss des Glättungskondensators Ci1 verbunden ist. Ferner ist ein Wicklungsanfang der Tertiärwicklung (Induktivität LT3) des Transformators T mit der Anode der Diode D12 vom schnellen Freilauftyp in Reihe geschaltet, und ein Wicklungsende der Tertiärwicklung (LT3) ist mit Erde bzw. Masse auf der Primärseite verbunden.there is in particular a winding end of the secondary winding (inductance LT2) of Transformer T with the cathode of the diode D11 fast freewheeling type connected in series while a Winding start of the secondary winding (LT2) connected to the positive terminal of the smoothing capacitor Ci1 is. Furthermore, a winding start of the tertiary winding (inductance LT3) of Transformer T with the anode of the diode D12 fast freewheeling type connected in series, and a winding end of the tertiary winding (LT3) is connected to ground on the primary side.

Sowohl in der Sekundärwicklung (Induktivität LT2) wie auch in der Tertiärwicklung (LT3) wird eine Spannung durch einen primären Strom induziert, der durch die Primärwicklung (LT1) fließt. Folglich ist die durch die aktive Klemmschaltung 15 geklemmte Spannungsresonanz-Impulsspannung eine Spannung, die zu der Leistungsfaktor-Steigerungs-Gleichrichtungsschaltung 11A zurückgekoppelt wird (die Dioden D11 und D12 vom schnellen Freilauftyp sind mit der Sekundärwickiung (LT2) bzw. der Tertiärwicklung (LT3) in Reihe geschaltet).In both the secondary winding (inductor LT2) and the tertiary winding (LT3), a voltage is induced by a primary current flowing through the primary winding (LT1). Consequently, that is due to the active clamp 15 clamped voltage resonance pulse voltage, a voltage corresponding to the power factor increase rectification circuit 11A is coupled back (the diodes D11 and D12 of the fast freewheeling type are connected in series with the secondary winding (LT2) or the tertiary winding (LT3)).

In diesem Fall weisen die in den Induktivitäten LT2 und LT3 erzeugten induzierten Spannungen zueinander entgegengesetzte Polaritäten auf.In In this case, the induced in the inductors LT2 and LT3 induced Voltages opposite polarities.

Die Leistungsfaktor-Steigerungs-Gleichrichtungsschaltung 11A enthält ferner eine Reihenschaltung aus Dioden D13 und D14 vom langsamen Freilauftyp, die mit den Wechselspannungsleitungen verbunden sind.The power factor increase rectification circuit 11A Also includes a series connection of low-freewheel-type diodes D13 and D14 connected to the AC lines.

Die Reihenschaltung aus den Dioden D13 und D14 vom langsamen Freilauftyp ist zwischen dem positiven Anschluss des Glättungskondensators Ci1 und der primärseitigen Erde bzw. Masse eingefügt.The Series connection of the diodes D13 and D14 of the slow freewheeling type is between the positive terminal of the smoothing capacitor Ci1 and the primary side Earth or mass inserted.

Nachstehend wird die Gleichrichtungsfunktion der den oben beschriebenen Aufbau aufweisenden Leistungsfaktor-Steigerungs-Gleichrichtungsschaltung 11A beschrieben.Hereinafter, the rectification function of the power factor increase rectification circuit having the above-described structure will be described 11A described.

In der Leistungsfaktorsteigerungs-Gleichrichtungsschaltung 11A wirken die Dioden D11 und D12 vom schnellen Freilauftyp als erste Gleichrichtungsschaltung, während die Dioden D13 und D14 vom langsamen Freilauftyp als zweite Gleichrichtungsschaltung wirken.In the power factor increase rectification circuit 11A For example, the fast-recovery type diodes D11 and D12 function as a first rectification circuit, while the low-freewheel type diodes D13 and D14 function as a second rectification circuit.

Insbesondere innerhalb einer Zeitspanne, in der die Eingangswechselspannung VAC positiv ist, fließt ein Gleichrichtungsstrom von der ersten Gleichrichtungsschaltung längs einer Route von der Wechselspannungs- bzw. Wechselstromquelle AC → Diode D11 vom schnellen Freilauftyp → Induktivität LT2 → Glättungskondensator Ci1, um diesen Glättungskondensator Ci1 aufzuladen. Gleichzeitig fließt ein Gleichrichtungsstrom von der zweiten Gleichrichtungsschaltung längs einer anderen Route von der Wechselspannungs- bzw. Wechselstromquelle AC → Diode D13 vom langsamen Freilauftyp → Glättungskondensator Ci1, um den Glättungskondensator Ci1 aufzuladen.Especially within a period of time in which the AC input voltage VAC is positive, flows a rectification current from the first rectification circuit along one Route from AC or AC source AC → diode D11 Fast freewheel type → inductor LT2 → smoothing capacitor Ci1 to this smoothing capacitor Ci1 charge. At the same time, a rectifying current flows from the second rectification circuit along another route from the AC or AC source AC → Diode D13 from slow freewheeling → smoothing capacitor Ci1 to the smoothing capacitor Ci1 charge.

Andererseits Hießt innerhalb einer anderen Zeitspanne, innerhalb der die Eingangswechselspannung VAC negativ ist, ein Gleichrichtungsstrom von der ersten Gleichrichtungsschaltung längs einer Route von der Wechselspannungs- bzw. Wechselstromquelle AC → Glättungskondensator Ci2 → primärseitige Erde bzw. Masse → Induktivität LT3 → Diode D12 vom schnellen Freilauftyp, um den Glattungskondensator Ci2 aufzuladen. Gleichzeitig fließt ein Gleichrichtungsstrom von der zweiten Gleichrichtungsschaltung längs einer anderen Route von der Wechselspannungs- bzw. Wechselstromquelle AC → Glättungskondensator Ci2 → primärseitige Erde bzw. Masse → Diode D14 vom langsamen Freilauftyp, um den Glättungskondensator Ci2 aufzuladen.on the other hand hießt within a different period of time, within which the input AC voltage VAC is negative, a rectification current from the first rectification circuit along one Route from the AC or AC source AC → smoothing capacitor Ci2 → primary-side Earth or earth → inductance LT3 → diode D12 from Fast freewheeling type to charge the smoothing capacitor Ci2. At the same time flows a rectification current from the second rectification circuit along one other route from the AC source AC → smoothing capacitor Ci2 → primary-side Earth or ground → diode D14 of the slow freewheeling type to charge the smoothing capacitor Ci2.

Kurz gesagt fließt der Gleichrichtungsstrom separat von den ersten und zweiten Gleichrichtungsschaltungen längs zweier Routen zu den Glättungskondensatoren Ci1 und Ci2.In short, the rectifying current flows separate from the first and second rectification circuits along two routes to the smoothing capacitors Ci1 and Ci2.

Da die Glättungskondensatoren Ci1 und Ci2 miteinander in Reihe geschaltet sind und da die gleichgerichtete und geglättete Spannung Ei von der positiven Anschlussseite des Glättungskondensators Ci1 abgenommen wird, ist ein Doppelspannungs-Gleichrichtungssystem erzielt.There the smoothing capacitors Ci1 and Ci2 are connected in series with each other and since the rectified and smoothed Voltage Ei from the positive terminal side of the smoothing capacitor Ci1 is removed, a double-voltage rectification system is achieved.

Die Leistungsfaktorsteigerungs-Gleichrichtungsschaltung 11A verfügt über folgende Leistungsfaktor-Steigerungsfunktion.The power factor increase rectification circuit 11A has the following power factor enhancement function.

Durch die beiden oben beschriebenen Dioden D11 und D12 vom schnellen Freilauftyp sind die Sekundärwicklung (Induktivität LT2) und die Tertiärwicklung (Induktivität LT3) des Transformators T in Reihe geschaltet, so dass durch die primärseitige Parallelresonanzschaltung eine Schalt-Ausgangsspannung (geklemmte Spannungsresonanz-Impulsspannung) erhalten wird, wobei der Strom durch die Primärwicklung (LT1) des Transformators T fließt. Die betreffende Spannung wird der Leistungsfaktor-Steigerungs-Gleichrichtungsschaltung 11A zurückgekoppelt.By the two fast-freewheeling type diodes D11 and D12 described above, the secondary winding (inductance LT2) and the tertiary winding (inductance LT3) of the transformer T are connected in series, so that a switching output voltage (clamped voltage resonance pulse voltage) is obtained by the primary-side parallel resonance circuit is, the current through the primary winding (LT1) of the transformer T flows. The voltage in question becomes the power factor increase rectification circuit 11A fed back.

Eine Schaltperiodenwechselspannung, die von der Schaltausgangsspannung ausgeht und die auf diese Weise zurückgekoppelt ist, wird den Gleichrichtungsstrompfaden überlagert, und von dem überlagerten Wechselstrom der Schaltperiode wird eine Operation des Ein- und Ausschaltens des Gleichrichtungsstroms in der Schaltperiode an der Diode D11 vom schnellen Freilauftyp (oder D12) erhalten. Durch die EIN-/AUS-Schaltwirkung fließt ein Ladestrom zu dem Glättungskondensator Ci1 (oder Ci2) auch innerhalb einer Zeitspanne, innerhalb der der Gleichrichtungs-Ausgangsspannungspegel niedriger ist als die Spannung an dem Glättungskondensator Ci1 (oder Ci2).A Switching period alternating voltage, that of the switching output voltage and is coupled back in this way, the rectification current paths are superimposed, and from the superimposed one Alternating current of the switching period becomes an operation of on and off Turning off the rectification current in the switching period at the Diode D11 obtained from fast freewheeling type (or D12). By the ON / OFF switching action flows a charging current to the smoothing capacitor Ci1 (or Ci2) even within a period of time within which the Rectification output voltage level is lower than the voltage across the smoothing capacitor Ci1 (or Ci2).

Infolgedessen wird die mittlere Wellenform des Eingangswechselstroms so gesteuert, dass sie sich an die Wellenform der Eingangswechselspannung annähert, um den Stromflusswinkel des Eingangswechselstromes zu vergrößern, wodurch eine Steigerung im Leistungsfaktor erzielt wird.Consequently the mean waveform of the input AC is controlled so that it approximates the waveform of the input AC voltage to to increase the current flow angle of the input alternating current, thereby an increase in the power factor is achieved.

In der Leistungsfaktorsteigerungs-Gleichrichtungsschaltung 11A fließt der Ladestrom zu den Glättungskondensatoren Ci1 und Ci2 separat durch die Wirkung der oben beschriebenen ersten und zweiten Gleichrichtungsschaltungen.In the power factor increase rectification circuit 11A The charging current flows to the smoothing capacitors Ci1 and Ci2 separately by the action of the first and second rectifying circuits described above.

Dies verhindert das Fließen eines übermäßigen Ladestroms durch die Diode D11 oder D12 vom schnellen Freilauftyp, wenn die Eingangswechselspannung VAC einen Wert um einen positiven oder negativen Spitzenwert herum aufweist. Insbesondere dann, wenn die Eingangswechselspannung VAC einen Wert um einen positiven oder negativen Spitzenwert herum aufweist, fließt ein Ladestrom zu den Dioden D13 und D14 vom langsamen Freilauftyp, während lediglich ein Strom einer hohen Frequenz zu den Dioden D11 und D12 vom schnellen Freilauftyp fließt. Daher sinkt der Leistungsverlust der Dioden D11 und D12 vom schnellen Freilauftyp, und ein hoher Wirkungsgrad kann erzielt werden. Infolgedessen kann der AC/DC-Leistungsumsetzungswirkungsgrad (ηAC/DC) im Vergleich zu jenem der Schaltung gemäß 8 gesteigert werden.This prevents excessive charging current flowing through the fast-recovery type diode D11 or D12 when the input AC voltage VAC has a value around a positive or negative peak value. In particular, when the input AC voltage VAC has a value around a positive or negative peak value, a charging current flows to the low-freewheeling type diodes D13 and D14, while only a high-frequency current flows to the fast-freewheeling type diodes D11 and D12. Therefore, the power loss of the high-freewheeling type diodes D11 and D12 lowers, and high efficiency can be achieved. As a result, the AC / DC power conversion efficiency (η AC / DC ) compared to that of the circuit according to FIG 8th be increased.

Ferner kann eine Diode mit einer vergleichsweise kleinen Stromkapazität selektiv für die Dioden D11 und D12 vom schnellen Freilauftyp verwendet werden. Überdies kann eine Verringerung der Wärmeerzeugung die Notwendigkeit nach einer Kühlplatte eliminieren. Infolgedessen können eine Verringerung in der Schaltungsgröße und eine Verringerung in den Kosten dadurch erwartet werden.Further For example, a diode having a comparatively small current capacity can be selective for the Diodes D11 and D12 are used by the fast freewheeling type. moreover can reduce the heat production the need for a cooling plate eliminate. As a result, can a reduction in circuit size and a reduction in the costs are expected.

Auch in der Netzteilschaltung gemäß 11 ist die Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 11A so aufgebaut, dass eine Spannungsresonanz-Impulsspannung ohne Einbeziehung eines solchen Reihenresonanzkondensators C10 zurückgekoppelt wird, wie er in 17 gezeigt ist. Dies erleichtert den Schaltungsaufbau und ist wirksam hinsichtlich der Realisierung eines Leistungsfaktors, der eine verringerte Änderung gegenüber einer Änderung der Eingangswechselspannung VAC oder Lastleistung zeigt.Also in the power supply circuit according to 11 is the power factor enhancement circuit 11A is constructed such that a voltage resonance pulse voltage is fed back without involving such a series resonant capacitor C10 as shown in FIG 17 is shown. This facilitates the circuit construction and is effective in realizing a power factor showing a reduced change against a change in the input AC voltage VAC or load power.

Ferner ist die aktive Klemmschaltung 15 auf der Primärseite gebildet, und sie erweitert den Schaltsteuerbereich. Infolgedessen kann ein Schaltnetzteil erzielt werden, welches für einen weltweiten Einsatz beim Wechselspannungs-100 V-Typ und beim Wechselspannungs-200 V-Typ betriebsbereit ist. Außerdem kann eine Verringerung in der Spannungsfestigkeitseigenschaft eines Transistors erreicht werden, der als Schaltelement Q1 verwendet wird.Further, the active clamp is 15 on the primary side, and it extends the switching control range. As a result, a switching power supply which is ready for world wide use in the AC 100 V-type and the AC 200 V-type can be obtained. In addition, a reduction in the withstand voltage characteristic of a transistor used as the switching element Q1 can be achieved.

Da die Impulsbreite der Spannungsresonanz-Impulsspannung (Klemmspannung) in dem Fall, dass das Schaltelement Q1 ausgeschaltet ist, durch die aktive Klemmschaltung 15 vergrößert ist, wenn die Eingangswechselspannung VAC ansteigt, wird überdies auch ein Effekt erzielt, dass die Änderung der Rückkopplungs-Impulsspannung verringert ist. Dies hat einen weiteren Effekt zur Folge, dass die Änderung des Leistungsfaktors verringert ist.Since the pulse width of the voltage resonance pulse voltage (clamping voltage) in the case where the switching element Q1 is turned off by the active clamp circuit 15 is increased as the input AC voltage VAC increases, moreover, an effect that the change of the feedback pulse voltage is reduced is also achieved. This has another effect that the change in the power factor is reduced.

Fünfte AusführungsformFifth embodiment

12 zeigt einen Aufbau eines noch weiteren Schaltnetzteiles, bei dem die vorliegende Erfindung angewandt ist. 12 shows a structure of yet another switching power supply, in which the present inventions applied.

Gemäß 12 enthält die dargestellte Netzteilschaltung einen Schaltumsetzer vom Spannungsresonanztyp (einen Umsetzer vom Spannungsresonanztyp), der auf der Primärseite vorgesehen ist. Für den Umsetzer vom Spannungsresonanztyp ist eine Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 10B vorgesehen.According to 12 For example, the illustrated power supply circuit includes a voltage resonance type switching converter (a voltage resonance type converter) provided on the primary side. For the voltage resonance type converter, there is a power factor increasing circuit 10B intended.

Es sei darauf hingewiesen, dass in 12 dieselben Teile wie jene in 1 mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sind wie in 1.It should be noted that in 12 the same parts as those in 1 are denoted by the same reference numerals as in FIG 1 ,

Gemäß 12 enthält die dargestellte Netzteilschaltung einen Netzfilter-Transformator LFT und einen über den Netzleitungen einer Netzspannungs- bzw. Netzstromquelle AC liegenden Kondensator CL. Die betreffenden Elemente bilden ein Leitungs- bzw. Netzfilter. Ferner ist eine Brückengleichrichterschaltung Di für eine Vollweggleichrichtung der Netzwechselspannung AC in entsprechender Weise vorgesehen wie in der Netzteilschaltung gemäß 1. Mit einer durch die Brückengleichrichterschaltung Di gleichgerichteten Vollweggleichrichtungsspannung wird ein Glättungskondensator Ci der Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 10B geladen, und an dem Glättungskondensator Ci wird eine gleichgerichtete und geglättete Spannung Ei erhalten.According to 12 The illustrated power supply circuit includes a line filter transformer LFT and a lying on the power lines of a mains voltage or AC power source AC capacitor CL. The elements concerned form a line or line filter. Further, a bridge rectifier circuit Di is provided for a full-wave rectification of the AC line voltage AC in a similar manner as in the power supply circuit according to 1 , With a full-wave rectification voltage rectified by the bridge rectifier circuit Di becomes a smoothing capacitor Ci of the power factor increasing circuit 10B is charged, and on the smoothing capacitor Ci a rectified and smoothed voltage Ei is obtained.

Auch der Umsetzer vom Spannungsresonanztyp, der ein Schaltelement Q1 in Form eines Hochspannungs-Bipolar-Transistors aufweist, weist einen entsprechenden Aufbau auf wie jener in 1.Also, the voltage resonance type converter having a switching element Q1 in the form of a high-voltage bipolar transistor has a structure similar to that in FIG 1 ,

Insbesondere ist eine Klemmdiode DD1 zwischen der Basis des Schaltelements Q1 und der negativen Elektrode (primärseitige Erde bzw. Masse) des Glättungskondensators Ci eingefügt. Der Emitter des Schaltelements Q1 ist mit Erde bzw. Masse auf der Primärseite verbunden.Especially is a clamp diode DD1 between the base of the switching element Q1 and the negative electrode (primary earth) of the smoothing capacitor Ci inserted. The emitter of the switching element Q1 is grounded on the primary connected.

Der Kollektor des Schaltelements Q1 ist mit dem positiven Anschluss des Glättungskondensators Ci durch die Primärwicklung N1 eines Trenn-Umsetztransformators PIT verbunden.Of the Collector of the switching element Q1 is connected to the positive terminal of the smoothing capacitor Ci through the primary winding N1 of a separation transforming transformer PIT connected.

Das Schaltelement Q1 führt eine Schaltoperation mit einer Schaltfrequenz aus, die mit einem Steuerstrom geändert wird, der von einer Steuerschaltung 1 an die Basis des Schaltelements Q1 abgegeben wird.The switching element Q1 performs a switching operation with a switching frequency changed with a control current supplied from a control circuit 1 is delivered to the base of the switching element Q1.

In entsprechender Weise wie in der Schaltung gemäß 1 ist ein Parallelresonanzkondensator Cr zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Schaltelements Q1 angeschlossen. Der Parallelresonanzkondensator Cr weist eine Kapazität auf, die mit einer Streuinduktivität L1 auf der Seite der Primärwicklung N1 des Trenn-Umsetztransformators PIT eine primärseitige Parallelresonanzschaltung des Umsetzers vom Spannungsresonanztyp bildet. Wenn das Schaltelement Q1 ausgeschaltet ist, zeigt die Spannung an dem Parallelresonanzkondensator Cr eine Impulswellenform einer Sinuswelle, und zwar aufgrund einer Wirkung der Parallelresonanzschaltung. Folglich wird der Betrieb des Spannungsresonanztyps erzielt. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass bei der vorliegenden Ausführungsform die Impulsspannung durch eine Wirkung einer aktiven Klemmschaltung 15 geklemmt wird, welche nachstehend beschrieben wird.In a similar manner as in the circuit according to 1 a parallel resonant capacitor Cr is connected between the collector and the emitter of the switching element Q1. The parallel resonant capacitor Cr has a capacitance which forms a primary-side parallel resonance circuit of the voltage resonance type converter with a stray inductance L1 on the primary winding N1 side of the isolation converting transformer PIT. When the switching element Q1 is turned off, the voltage across the parallel resonant capacitor Cr shows a pulse waveform of a sine wave due to an effect of the parallel resonance circuit. Consequently, the operation of the voltage resonance type is achieved. It should be noted, however, that in the present embodiment, the pulse voltage by an action of an active clamping circuit 15 is clamped, which will be described below.

Der Trenn-Umsetztransformator PIT weist einen Aufbau auf, wie er oben unter Bezugnahme auf 2 beschrieben worden ist. Insbesondere sind die Primärwicklung N1 und die Sekundärwicklung N2 in einem aufgeteilten Zustand um den mittleren magnetischen Schenkel des Kernes vom EE-Typ derart herumgewickelt, dass eine lose Kopplung mit einem Kopplungskoeffizienten von beispielsweise k ≒ 0,85 erzielt werden kann, wodurch es schwierig gemacht ist, auch einen Sättigungszustand erreichen.The separation conversion transformer PIT has a structure as described above with reference to FIG 2 has been described. Specifically, the primary winding N1 and the secondary winding N2 are wound around the center magnetic leg of the EE type core in a split state so that loose coupling with a coupling coefficient of, for example, k ≒ 0.85 can be achieved, thereby making it difficult , also reach a saturation state.

Ein Ende der Primärwicklung N1 des Trenn-Umsetztransformators PIT ist mit dem Kollektor des Schaltelements Q1 verbunden, während das andere Ende der Primärwicklung N1 mit dem positiven Anschluss (gleichgerichtete und geglättete Spannung Ei) des Glättungskondensators Ci verbunden ist.One End of the primary winding N1 of the isolation conversion transformer PIT is connected to the collector of the Switching element Q1 connected while the other end of the primary winding N1 with the positive terminal (rectified and smoothed voltage Ei) of the smoothing capacitor Ci is connected.

Eine Ansteuerwicklung Ng ist durch eine Mittelabgriffsverbindung auf der Primärseite des Trenn-Umsetztransformators PIT gebildet.A Drive winding Ng is connected through a center tap connection the primary side of the separation conversion transformer PIT.

Es sei darauf hingewiesen, dass in der Schaltung gemäß 12 im Unterschied zu der in 1 dargestellten Schaltung keine Tertiärwicklung N3 auf der Primärseite gebildet ist.It should be noted that in the circuit according to 12 unlike in 1 shown circuit no tertiary winding N3 is formed on the primary side.

In entsprechender Weise wie bei dem Umsetzer vom Spannungsresonanztyp in der Netzteilschaltung gemäß 1 ist ein Resonanzkondensator C2 einer Sekundärwicklung N2 des Trenn-Umsetztransformators PIT parallel geschaltet, um auch auf der Sekundärseite des Trenn-Umsetztransformators PIT eine Resonanzschaltung zu bilden, so dass der Umsetzer vom Spannungsresonanztyp als Verbund-Resonanzumsetzer gebildet ist. Eine Gleichrichtung und Glättung wird durch eine Gleichrichtungsdiode Do und einen Glättungskondensator Co ausgeführt, um eine Ausgangsgleichspannung Eo zu erhalten. Daneben wird die Schaltfrequenz des Schaltelements Q1 durch die Steuerschaltung 1 in Form einer PFM-Schaltung gesteuert, um die sekundärseitige Ausgangsgleichspannung Eo auf der Primärseite zu stabilisieren.In a similar manner as in the voltage resonance type converter in the power supply circuit according to FIG 1 That is, a resonance capacitor C2 of a secondary winding N2 of the separation conversion transformer PIT is connected in parallel to also form a resonance circuit on the secondary side of the separation conversion transformer PIT, so that the voltage resonance type converter is formed as a composite resonance converter. Rectification and smoothing are performed by a rectification diode Do and a smoothing capacitor Co to obtain a DC output voltage Eo. Besides, the switching frequency of the switching element Q1 is changed by the control circuit 1 controlled in the form of a PFM circuit to stabilize the secondary side DC output voltage Eo on the primary side.

Auch die vorliegende Netzteilschaltung enthält eine auf der Primärseite vorgesehene aktive Klemmschaltung 15.Also, the present power supply circuit ent holds an active clamp circuit provided on the primary side 15 ,

Die aktive Klemmschaltung 15 enthält ein Hilfs-Schaltelement Q2 in Form eines MOS-FET, einen Klemmkondensator C3 und eine Klemmdiode DD2 in Form einer Bausteindiode. Ferner enthält die Netzteilschaltung ein Ansteuerschaltungssystem zum Ansteuern des Hilfs-Schaltelements Q2. Das Ansteuerschaltungssystem enthält eine Ansteuerwicklung Ng, einen Kondensator Cg und Widerstände Rg und R1.The active clamp 15 includes an auxiliary switching element Q2 in the form of a MOS-FET, a clamping capacitor C3 and a clamping diode DD2 in the form of a device diode. Further, the power supply circuit includes a drive circuit system for driving the auxiliary switching element Q2. The drive circuit system includes a drive winding Ng, a capacitor Cg, and resistors Rg and R1.

Die Klemmdiode DD2 ist parallel zwischen der Drain-Elektrode und der Source-Elektrode des Hilfs-Schaltelements Q2 angeschlossen. Insbesondere ist die Anode der Klemmdiode DD2 mit der Source-Elektrode des Hilfs-Schaltelements Q2 verbunden, und die Kathode der Klemmdiode DD2 ist mit der Drain-Elektrode des Hilfs-Schaltelements Q2 verbunden.The Clamping diode DD2 is connected in parallel between the drain and the drain Source electrode connected to the auxiliary switching element Q2. In particular, the Anode of the clamping diode DD2 with the source electrode of the auxiliary switching element Q2, and the cathode of the clamping diode DD2 is connected to the drain electrode the auxiliary switching element Q2 connected.

Die Drain-Elektrode des Hilfs-Schaltelements Q2 ist mit dem Klemmkondensator C3 verbunden, der mit der Kathode der Diode D2 vom schnellen Freilauftyp in der Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 10B verbunden ist.The drain of the auxiliary switching element Q2 is connected to the clamp capacitor C3 which is connected to the cathode of the fast-recovery type diode D2 in the power factor increasing circuit 10B connected is.

Die Source-Elektrode des Hilfs-Schaltelements Q2 ist mit einem Kollektorschaltungspunkt des Schaltelements Q1 verbunden.The The source of the auxiliary switching element Q2 is a collector node connected to the switching element Q1.

Demgemäß ist die aktive Klemmschaltung 15 so aufgebaut, dass der Klemmkondensator C3 in Reihe mit der Parallelschaltung aus dem Hilfs-Schaltelement Q2 und der Klemmdiode DD2 verbunden ist.Accordingly, the active clamp is 15 is constructed so that the clamp capacitor C3 is connected in series with the parallel circuit of the auxiliary switching element Q2 and the clamp diode DD2.

In dem Ansteuerschaltungssystem für das Hilfs-Schaltelement Q2 ist die Reihenschaltung aus dem Kondensator Cg, dem Widerstand Rg und der Ansteuerwicklung Ng mit der Gate-Elektrode des Hilfs-Schaltelements Q2 verbunden, wie dies aus 12 ersehen werden kann. Die Reihenschaltung bildet eine selbsterregte Ansteuerschaltung für das Hilfs-Schaltelement Q2. Somit wird von der selbsterregten Ansteuerschaltung eine Signalspannung an die Gate-Elektrode des Hilfs-Schaltelements Q2 abgegeben, so dass eine Schaltoperation des Hilfs-Schaltelements Q2 ausgeführt wird.In the driving circuit system for the auxiliary switching element Q2, the series circuit of the capacitor Cg, the resistor Rg and the driving winding Ng is connected to the gate of the auxiliary switching element Q2 as shown in FIG 12 can be seen. The series connection forms a self-excited drive circuit for the auxiliary switching element Q2. Thus, a signal voltage is supplied from the self-excited drive circuit to the gate of the auxiliary switching element Q2, so that a switching operation of the auxiliary switching element Q2 is performed.

In diesem Fall ist die Ansteuerwicklung Ng auf der Seite des Wicklungsanfangs der Primärwicklung N1 gebildet, und sie weist beispielsweise 1 T (Windung) als Windungszahl auf.In In this case, the drive winding Ng is on the winding start side the primary winding N1, and has, for example, 1 T (turn) as a turn number on.

Infolgedessen wird in der Ansteuerwicklung Ng eine Spannung auf eine Wechselspannung hin erzeugt, die von der Primärwicklung N1 erhalten wird. Ferner werden in diesem Fall Spannungen entgegengesetzter Polaritäten von der Primärwicklung N1 und der Ansteuerwicklung Ng erhalten, und zwar aufgrund der Wicklungsrichtungen der Primärwicklung N1 und der Ansteuerwicklung Ng.Consequently In the driving winding Ng, a voltage becomes an AC voltage generated by the primary winding N1 is obtained. Further, in this case voltages become more opposite polarities from the primary winding N1 and the drive winding Ng, because of the winding directions the primary winding N1 and the drive winding Ng.

Demgemäß werden das Schaltelement Q1 und das Hilfs-Schaltelement Q2 abwechselnd ein-/ausgeschaltet. Durch den gerade beschriebenen Betrieb weist dann die an der Kollektorseite des Schaltelements Q1 erzeugte Spannungsresonanz-Impulsspannung V3 eine solche Wellenform auf, wie dies in 13 veranschaulicht ist.Accordingly, the switching element Q1 and the auxiliary switching element Q2 are alternately turned on / off. By the operation just described, the voltage resonance pulse voltage V3 generated at the collector side of the switching element Q1 then has such a waveform as shown in FIG 13 is illustrated.

Nunmehr wird ein Aufbau der Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 10B beschrieben.Now, a construction of the power factor increasing circuit will be described 10B described.

Die Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 10B enthält einen Filterkondensator CN für ein Normalbetriebs-Filter, eine Diode D1 vom langsamen Freilauftyp, eine Diode D2 vom schnellen Freilauftyp, eine Induktivität Ls und einen Kondensator C4.The power factor enhancement circuit 10B includes a filter capacitor CN for a normal mode filter, a low-freewheel type diode D1, a fast-freewheeling diode D2, an inductance Ls, and a capacitor C4.

Insbesondere ist in der Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 10B die Diode D1 vom langsamen Freilauftyp in Reihe zwischen der Brückengleichrichterschaltung Di und dem positiven Anschluss des Glättungskondensators Ci angeschlossen.In particular, in the power factor increase circuit 10B the low-freewheel type diode D1 is connected in series between the bridge rectifier circuit Di and the positive terminal of the smoothing capacitor Ci.

Ferner ist der Kondensator CN für ein Normalbetriebs-Filter der Diode D1 vom langsamen Freilauftyp parallel geschaltet.Further is the capacitor CN for a normal operation filter of the slow-free-wheel type diode D1 connected in parallel.

Außerdem sind die Induktivität Ls und der Kondensator C4 parallel geschaltet, und die Kathode der Diode D2 vom schnellen Freilauftyp ist mit dem einen Ende der Parallelschaltung in Reihe geschaltet. Das andere Ende der Parallelschaltung (Induktivität Ls und Kondensator C4) ist mit der positiven Elektrode des Glättungskondensators Ci verbunden. Demgemäß ist die Reihenschaltung aus der Diode D2 vom schnellen Freilauftyp und der Parallelschaltung (aus der Induktivität Ls und dem Kondensator C4) der Diode D1 vom langsamen Freilauftyp und auch dem Kondensator CN für ein Normalbetriebs-Filter parallel geschaltet.Besides, they are the inductance Ls and the capacitor C4 connected in parallel, and the cathode of the Fast freewheeling type diode D2 is connected to one end of the parallel circuit connected in series. The other end of the parallel connection (inductance Ls and Capacitor C4) is connected to the positive electrode of the smoothing capacitor Ci connected. Accordingly, the Series connection of the diode D2 from the fast freewheeling type and the Parallel connection (from the inductance Ls and the capacitor C4) the diode D1 of the slow freewheeling type and also the capacitor CN for a normal mode filter connected in parallel.

Die Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 10B verfügt über folgende Leistungsfaktor-Steigerungsfunktion.The power factor enhancement circuit 10B has the following power factor enhancement function.

In der Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 10B fließt der gleichgerichtete Strom von der Brückengleichrichterschaltung Di als Ladestrom zu dem Glättungskondensator Ci längs zweier unterschiedlicher Pfade, die eine Route, längs der der Strom I1 durch die Diode D1 vom langsamen Freilauftyp fließt, und eine weitere Route umfassen, längs der der Strom I2 als Schaltstrom hoher Frequenz durch die Diode D2 vom schnellen Freilauftyp und die Induktivität Ls fließt.In the power factor increase circuit 10B The rectified current from the bridge rectifier circuit Di flows as a charging current to the smoothing capacitor Ci along two different paths including a route along which the current I1 passes through the slow free-wheeling diode D1 and another route along which the current I2 is applied as a switching current high frequency flows through the diode D2 fast freewheeling type and the inductance Ls.

Der Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 10B wird eine in der aktiven Klemmschaltung 15 erzeugte Impulsspannung, das ist die Spannung V3 gemäß 13, auf eine Spannungsresonanz-Impulsspannung hin zurückgekoppelt, welche durch die primärseitige Parallelresonanzschaltung erhalten wird.The power factor increase circuit 10B becomes one in the active clamp 15 generated pulse voltage, that is the voltage V3 according to 13 , fed back to a voltage resonance pulse voltage, which is obtained by the primary-side parallel resonance circuit.

Wenn zu diesem Zeitpunkt das Schaltelement Q1 ausgeschaltet ist, fließt ein Strom durch die induzierte Spannung der Primärwicklung N1 des Trenn-Umsetztransformators PIT durch die Bausteindiode (Klemmdiode DD2) des Hilfs-Schaltelements Q2 und dann durch den Klemmkondensator C3 und die Induktivität Ls. Da der Kondensator C4 der Induktivität Ls parallel geschaltet ist, wird somit ein Spitzenwert der Spannung V3 durch den Kondensator C4 abgesenkt und zurückgekoppelt, wie dies aus 13 zu ersehen ist.At this time, when the switching element Q1 is turned off, a current flows through the induced voltage of the primary winding N1 of the isolation converting transformer PIT through the device diode (clamping diode DD2) of the auxiliary switching element Q2 and then through the clamping capacitor C3 and the inductance Ls. Since the capacitor C4 of the inductance Ls is connected in parallel, thus a peak value of the voltage V3 is lowered and fed back through the capacitor C4, as is apparent from 13 can be seen.

Mit der auf diese Weise zurückgekoppelten Schalt-Abgabespannung wird eine Wechselspannung der Schaltperiode dem Strompfad des Stromes I2 überlagert, der durch die Diode D2 vom schnellen Freilauftyp und die Induktivität Ls fließt. Durch die überlagerte Wechselspannung der Schaltperiode wird somit eine Operation zum Ein- und Ausschalten des Gleichrichtungsstroms in der Schaltperiode bei der Diode D2 vom schnellen Freilauftyp erzielt.With the switching output voltage fed back in this way an alternating voltage of the switching period is superimposed on the current path of the current I2, which flows through the fast-recovery type diode D2 and the inductance Ls. By the superimposed AC voltage of the switching period thus becomes an operation for Switching on and off the Rectification current in the switching period at the diode D2 of achieved fast freewheeling type.

Insbesondere dann, wenn die Kathodenspannung V2 der Diode D2 vom schnellen Freilauftyp niedriger ist als die Anodenspannung, das ist die Gleichrichtungsspannung V1, dann führt die Diode D2 vom schnellen Freilauftyp EIN-/AUS-Operationen aus. Durch die EIN-/AUS-Operationen fließt ein Ladestrom zu dem Glättungskondensator Ci auch innerhalb einer Zeitspanne, innerhalb der der Gleichrichtungs- Ausgangsspannungspegel V1 niedriger ist als die Spannung an dem Glättungskondensator Ci.Especially when the cathode voltage V2 of the fast-recovery type diode D2 becomes lower is called the anode voltage, that is the rectification voltage V1, then leads the diode D2 from the fast recovery type ON / OFF operations. By the ON / OFF operations, a charging current flows to the smoothing capacitor Ci also within a period of time, within which the rectification output voltage level V1 is lower than the voltage across the smoothing capacitor Ci.

Infolgedessen wird die mittlere Wellenform des Eingangswechselstromes so gesteuert, dass sie sich an die Wellenform der Eingangswechselspannung annähert, um den Stromflusswinkel des Eingangswechselstromes zu vergrößern und um dadurch eine Steigerung im Leistungsfaktor zu erzielen.Consequently the mean waveform of the input AC is controlled so that it approximates the waveform of the input AC voltage to to increase the current flow angle of the input alternating current and thereby to achieve an increase in the power factor.

Während der Ladestrom für den Glättungskondensator Ci separat längs des Pfades fließt, der durch die Diode D1 vom langsamen Freilauftyp vorgesehen ist, und längs des Pfades, der durch die Diode D2 vom schnellen Freilauftyp vorgesehen ist, sowie durch die Induktivität Ls, wie dies oben beschrieben worden ist, leitet die Diode D1 vom langsamen Freilauftyp lediglich dann, wenn die Eingangswechselspannung VAC einen Wert um positive und negative Spitzenwerte herum aufweist. Mit anderen Worten ausgedrückt heißt dies, dass der Ladestrom 11 lediglich dann fließt, wenn die Eingangswechselspannung VAC einen Wert um einen Spitzenwert dieser Spannung herum aufweist. Daher verhindert die Diode D1 vom langsamen Freilauftyp das Fließen eines übermäßig hohen Ladestromes zu der Diode D2 vom schnellen Freilauftyp um die positiven und negativen Spitzenwerte der Eingangswechselspannung VAC herum. Infolgedessen ist der Leistungsverlust der Diode D2 vom schnellen Freilauftyp verringert, und ein höherer Wirkungsgrad kann erzielt werden.While the charging current for the smoothing capacitor Ci flows separately along the path provided by the slow-recovery type diode D1 and along the path provided by the fast-recovery type diode D2 and the inductance Ls as described above The low-freewheel type diode D1 conducts only when the input AC voltage VAC has a value around positive and negative peaks. In other words, this means that the charging current 11 flows only when the input AC voltage VAC has a value around a peak value of this voltage around. Therefore, the slow-freewheeling type diode D1 prevents an excessively high charging current from flowing to the fast-freewheeling type diode D2 by the positive and negative peak values of the input AC voltage VAC. As a result, the power loss of the fast-recovery type diode D2 is reduced, and higher efficiency can be achieved.

Demgemäß kann eine Diode mit einer vergleichsweise geringen Stromkapazität selektiv für die Dioden D1 und D2 verwendet werden. Ferner kann eine Verringerung der Wärmeerzeugung die Notwendigkeit nach einer Kühlplatte eliminieren, und eine Verringerung in der Schaltungsgröße und eine Verringerung der Kosten können dadurch erwartet werden.Accordingly, a Selective diode with a comparatively low current capacity for the diodes D1 and D2 are used. Furthermore, a reduction of heat generation the need for a cooling plate eliminate, and a reduction in the circuit size and a Can reduce costs be expected thereby.

Ferner wird in der Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 10B eine Spannungsresonanz-Impulsspannung ohne Einführen eines solchen Reihenresonanzkondensators C10 zurückgekoppelt, wie er in 17 gezeigt ist. Dies vereinfacht die Schaltungsauslegung und ist wirksam hinsichtlich der Realisierung eines Leistungsfaktors, der eine verringerte Änderung gegenüber einer Änderung der Eingangswechselspannung VAC und der Lastleistung zeigt.Further, in the power factor increasing circuit 10B a voltage resonance pulse voltage is fed back without introducing such a series resonant capacitor C10 as shown in FIG 17 is shown. This simplifies the circuit design and is effective in realizing a power factor showing a reduced change against a change of the input AC voltage VAC and the load power.

Ferner ist, wie oben beschrieben, auf der Primärseite eine aktive Klemmschaltung 15 gebildet, und der Schaltsteuerbereich ist erweitert. Infolgedessen kann ein Schaltnetzteil erzielt werden, welches für einen weltweiten Einsatz beim Wechselspannungs-100 V-Typ und beim Wechselspannungs-200 V-Typ betriebsbereit ist, und es kann eine Verringerung der Spannungsfestigkeitseigenschaft eines Transistors erzielt werden, der als Schaltelement Q1 verwendet wird.Further, as described above, on the primary side, there is an active clamp circuit 15 formed, and the switching control area is extended. As a result, a switching power supply which is ready for world wide use in the AC 100V-type and the AC 200V-type can be obtained, and a reduction in the withstand voltage characteristic of a transistor used as the switching element Q1 can be achieved.

Da die Impulsbreite der Spannungsresonanz-Impulsspannung (Klemmspannung) in dem Fall, dass das Schaltelement Q1 ausgeschaltet ist, durch die aktive Klemmschaltung 15 vergrößert ist, wenn die Eingangswechselspannung VAC ansteigt, kann überdies auch ein Effekt erzielt werden, gemäß dem die Änderung der Rückkopplungs-Impulsspannung, wie in 13 veranschaulicht, verringert ist. Dies führt zu einem weiteren Effekt, dass die Änderung des Leistungsfaktors verringert ist.Since the pulse width of the voltage resonance pulse voltage (clamping voltage) in the case where the switching element Q1 is turned off by the active clamp circuit 15 In addition, when the AC input voltage VAC increases, an effect according to which the change of the feedback pulse voltage as shown in FIG 13 is reduced. This leads to a further effect that the change of the power factor is reduced.

14 und 15 veranschaulichen Änderungskennlinien des Leistungsfaktors PF und der Eingangsgleichspannung Ei. 14 and 15 illustrate change characteristics of the power factor PF and the input DC voltage Ei.

Insbesondere veranschaulicht 14 die Änderungskennlinien des Leistungsfaktors PF und der Eingangsgleichspannung Ei in Bezug auf die Änderung der Lastleistung Po von 0 bis 200 W, wenn die Eingangswechselspannung VAC gegeben ist mit 100 V bei 50 Hz und wenn die Eingangswechselspannung VAC gegeben ist mit 230 V bei 50 Hz.In particular, illustrated 14 the change characteristics of the power factor PF and the DC input voltage Ei with respect to the change of the load power Po from 0 to 200 W when the input AC voltage VAC is 100 V at 50 Hz and when the input AC voltage VAC is given with 230 V at 50 Hz.

Unterdessen veranschaulicht 15 die Änderungskennlinien des Leistungsfaktors PF und der Eingangsgleichspannung Ei in Bezug auf die Änderungen der Eingangswechselspannung VAC von 90 bis 288 V, wenn die Last- bzw. Nutzleistung Po gegeben ist mit 200 W.Meanwhile illustrated 15 the variation characteristics of the power factor PF and the input DC voltage Ei with respect to the changes of the input AC voltage VAC of 90 to 288 V when the load power Po is 200W.

In 14 und 15 sind durch die in vollen Linien dargestellten Kurven Kennlinien für den Fall angegeben, dass die Leistungssteigerungsfunktion (PFI) involviert ist, d. h., es handelt sich um Kennlinien der oben unter Bezugnahme auf 12 beschriebenen Schaltung. Die durch gestrichelte Linien dargestellten Kennlinien veranschaulichen den Fall, dass kein Schaltungsaufbau zur Steigerung des Leistungsfaktors involviert ist.In 14 and 15 are curves indicated by the curves shown in solid lines in the event that the power increase function (PFI) is involved, ie, they are characteristics of the above with reference to 12 described circuit. The curves shown by dashed lines illustrate the case that no power factor enhancement circuitry is involved.

Die Betriebswellenformen von verschiedenen Komponenten der Schaltung gemäß 12 sind ähnlich bzw. entsprechen jenen der Schaltung in 1, und sie können unter Bezugnahme auf das in 6 dargestellte Wellenformdiagramm ersehen werden.The operating waveforms of various components of the circuit according to 12 are similar or correspond to those of the circuit in 1 , and they can by reference to the in 6 shown waveform diagram can be seen.

In diesem Fall weist die Schaltung gemäß 12 folgende Festwerte auf:
Primärwicklung N1 des Trenn-Umsetztransformators PIT = 53 T;
Induktivität Ls = 22 μH;
Primärseitiger Parallelresonanzkondensator Cr = 3300 pF;
Klemmkondensator C3 = 0,047 μF;
Kondensator C4 = 6800 pF;
Filterkondensator CN = 1 μH.
In this case, the circuit according to 12 the following fixed values:
Primary winding N1 of isolation conversion transformer PIT = 53 T;
Inductance Ls = 22 μH;
Primary-side parallel resonant capacitor Cr = 3300 pF;
Clamp capacitor C3 = 0.047 μF;
Capacitor C4 = 6800 pF;
Filter capacitor CN = 1 μH.

Wie aus 14 ersehen werden kann, ändert sich der Leistungsfaktor PF in dem Fall, dass die Eingangswechselspannung VAC gegeben ist mit 100 V und die Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 10B nicht vorgesehen ist, innerhalb eines Bereiches von 200 W bis 50 W der Lastleistung Po in einem Bereich von 0,57 bis 0,46, und die Eingangsgleichspannung Ei ändert sich innerhalb eines Bereiches von 131 V bis 138 V. Im Falle der Schaltung gemäß 12, die indessen die Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 10B enthält, ändert sich der Leistungsfaktor PF jedoch innerhalb eines Bereiches von 0,82 bis 0,80, und die Eingangsgleichspannung Ei ändert sich in einem Bereich von 133 V bis 143 V.How out 14 can be seen, the power factor PF changes in the case that the input AC voltage VAC is given as 100 V and the power factor increase circuit 10B is not provided, within a range of 200 W to 50 W of the load power Po in a range of 0.57 to 0.46, and the input DC voltage Ei changes within a range of 131 V to 138 V. In the case of the circuit according to 12 , meanwhile, the power factor increase circuit 10B However, the power factor PF changes within a range of 0.82 to 0.80, and the input DC voltage Ei changes in a range of 133 V to 143 V.

Wenn andererseits die Eingangswechselspannung VAC gegeben ist mit 230 V und die Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 10B nicht vorgesehen ist, dann ändert sich der Leistungsfaktor PF innerhalb eines Bereiches von 200 W bis 50 W der Lastleistung Po in einem Bereich von 0,47 bis 0,39, und die Eingangsgleichspannung Ei ändert sich in einem Bereich von 317 V bis 320 V. Im Falle der Schaltung gemäß 12, welche die Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 10B enthält, ändert sich der Leistungsfaktor jedoch innerhalb eines Bereiches von 0,80 bis 0,74, und die Eingangsgleichspannung Ei ändert sich in einem Bereich von 328 V bis 350 V.On the other hand, when the AC input voltage VAC is 230V and the power factor increasing circuit 10B is not provided, the power factor PF changes within a range of 200 W to 50 W of the load power Po in a range of 0.47 to 0.39, and the input DC voltage Ei changes in a range of 317 V to 320 V. In the case of the circuit according to 12 showing the power factor increase circuit 10B However, the power factor changes within a range of 0.80 to 0.74, and the input DC voltage Ei changes in a range of 328 V to 350 V.

Ferner ändert sich der Leistungsfaktor, wie aus 15 ersehen werden kann, im Falle der Lastleistung Po = 200 W, wenn sich die Eingangswechselspannung VAC von 90 V bis 270 V ändert und die Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 10B nicht vorgesehen ist, in einem Bereich von 0,58 bis 0,45. In der Schaltung gemäß 12, die indessen die Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 10B enthält, ändert sich der Leistungsfaktor PF jedoch in einem Bereich von 0,85 bis 0,80.Furthermore, the power factor changes as shown 15 can be seen, in the case of the load power Po = 200 W, when the input AC voltage VAC changes from 90 V to 270 V and the power factor increase circuit 10B is not provided, in a range of 0.58 to 0.45. In the circuit according to 12 , meanwhile, the power factor increase circuit 10B However, the power factor PF changes in a range of 0.85 to 0.80.

Kurz gesagt kann ein Leistungsfaktor PF mit einer Kennlinie realisiert werden, die eine vergleichsweise geringe Änderung in Bezug auf eine starke Änderung der Lastleistung Po oder der Eingangswechselspannung VAC zeigt.Short That is, a power factor PF can be realized with a characteristic which are a comparatively small change in terms of a strong change the load power Po or the input AC voltage VAC shows.

Unterdessen reicht der AC/DC-Leistungsumsetzungswirkungsgrad (ηAC/DC) in dem Fall, dass die Eingangswechselspannung VAC gegeben ist mit 100 V und dass die Lastleistung Po von 200 W bis 50 W reicht, von 90,8% bis 88,8% in dem Fall, dass die Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 10B nicht vorgesehen ist; der betreffende Wirkungsgrad reicht indessen von 90,7% bis 86,9% im Falle der Schaltung gemäß 12, die die Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 10B enthält.Meanwhile, the AC / DC power conversion efficiency (η AC / DC ) ranges from 90.8% to 88.8% in the case where the AC input voltage VAC is 100V and the load power Po ranges from 200W to 50W. in the case that the power factor increase circuit 10B is not provided; however, the efficiency in question ranges from 90.7% to 86.9% in the case of the circuit according to 12 containing the power factor increase circuit 10B contains.

Wenn die Eingangswechselspannung VAC 230 V beträgt und wenn die Lastleistung Po von 200 W bis 50 W reicht, reicht der AC/DC-Leistungsumsetzungswirkungsgrad (ηAC/DC) von 92,0% bis 87,1% in dem Fall, dass die Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 10B nicht vorgesehen ist, während er von 91,4% bis 85,1% im Falle der Schaltung gemäß 12 reicht, welche die Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 10B enthält.When the input AC voltage VAC is 230V and when the load power Po ranges from 200W to 50W, the AC / DC power conversion efficiency (η AC / DC ) ranges from 92.0% to 87.1% in the case where the power factor -Steigerungsschaltung 10B is not provided, while from 91.4% to 85.1% in the case of the circuit according to 12 ranges, which the power factor increase circuit 10B contains.

Eine Art und Weise, in der der Ladestrom I1 und der Ladestrom I2 separat längs des Pfades der Diode D1 vom langsamen Freilauftyp bzw. längs des Pfades der Diode D2 vom schnellen Freilauftyp fließt, wie dies oben beschrieben worden ist, kann aus 6 ersehen werden.A manner in which the charging current I1 and the charging current I2 flow separately along the path of the slow free-wheeling diode D1 and along the path of the fast-recovery type diode D2, as described above, may be omitted 6 be seen.

Insbesondere um einen Spitzenwert der Eingangswechselspannung VAC herum fließt der Strom I1 mit der in 6 dargestellten Wellenform durch die Diode D1 vom langsamen Freilauftyp, und daher ist der Strom I2, der durch die Diode D2 vom schnellen Freilauftyp fließt, kein hoher Strom.In particular, around a peak value of the input AC voltage VAC, the current I1 flows with the in 6 is shown by the low-freewheeling type diode D1, and therefore the current I2 flowing through the fast-freewheeling type diode D2 is not a high current.

Sechste AusführungsformSixth embodiment

Nunmehr wird noch ein weiteres Schaltnetzteil beschrieben, bei dem die vorliegende Erfindung angewandt ist.Now Yet another switching power supply is described in which the present Invention is applied.

Die vorliegende Ausführungsform erreicht zusätzlich zu einem Ziel entsprechend jenem bei der oben beschriebenen fünften Ausführungsform eine Steigerung des AC/DC-Leistungsumsetzungswirkungsgrades (ηAC/DC) in dem Fall, dass die Eingangswechselspannung VAC eine Spannung vom 100 V-Typ ist.The present embodiment achieves an increase in the AC / DC power conversion efficiency (η AC / DC ) in the case that the AC input voltage VAC is a 100 V-type voltage in addition to a target corresponding to that in the above-described fifth embodiment.

16 veranschaulicht das Schaltnetzteil gemäß der sechsten Ausführungsform. Das Schaltnetzteil unterscheidet sich von der Schaltung gemäß 12 prinzipiell dadurch, dass es eine Spannungsverdoppler-Gleichrichterschaltung mit einer Leistungsfaktor-Steigerungsfunktion aufweist. 16 illustrates the switching power supply according to the sixth embodiment. The switching power supply differs from the circuit according to 12 in principle, by having a voltage doubler rectifier circuit with a power factor enhancement function.

Bezugnehmend auf 11 enthält die dargestellte Netzteilschaltung einen Schaltumsetzer vom Spannungsresonanztyp (einen Umsetzer vom Spannungsresonanztyp), der auf der Primärseite vorgesehen ist. Eine Gleichrichtungsschaltung mit einer Leistungsfaktor-Steigerungsfunktion, d. h. eine Leistungsfaktor-Steigerungs-Gleichrichtungsschaltung 11B ist als Umsetzer vom Spannungsresonanztyp vorgesehen.Referring to 11 For example, the illustrated power supply circuit includes a voltage resonance type switching converter (a voltage resonance type converter) provided on the primary side. A rectification circuit with a power factor enhancement function, ie, a power factor enhancement rectification circuit 11B is provided as a voltage resonance type converter.

In der Netzteilschaltung wird der Eingangswechselstrom IAC von einer Netzwechselspannungsquelle AC durch einen Netzfilter-Transformator LFT geleitet und durch die Leistungsfaktor-Steigerungs-Gleichrichtungsschaltung 11B gleichgerichtet und durch zwei Glättungskondensatoren Ci1 und Ci2 geglättet, die in Reihe geschaltet sind, um eine gleichgerichtete und geglättete Spannung Ei zu erhalten, die zwei Mal so hoch ist wie eine gleichgerichtete und geglättete Spannung, welche durch ein Vollweggleichrichtersystem erhalten werden kann. Dadurch ist ein Doppelspannungs-Gleichrichtungssystem gebildet.In the power supply circuit, the input AC current IAC is conducted from a mains AC power source AC through a line filter transformer LFT and through the power factor increasing rectification circuit 11B rectified and smoothed by two smoothing capacitors Ci1 and Ci2 connected in series to obtain a rectified and smoothed voltage Ei twice as high as a rectified and smoothed voltage which can be obtained by a full wave rectification system. As a result, a double voltage rectification system is formed.

Der Umsetzer vom Spannungsresonanztyp weist einen generell ähnlichen bzw. entsprechenden Aufbau auf wie jenen bei der fünften Ausführungsform.Of the A voltage resonance type converter has a generally similar one and corresponding structure as those in the fifth embodiment.

Auch der Umsetzer vom Spannungsresonanztyp in der Netzteilschaltung gemäß 11 enthält ein einziges Schaltelement Q1, beispielsweise in Form eines Hochspannungs-Bipolar-Transistors.Also, the voltage resonance type converter in the power supply circuit according to 11 contains a single switching element Q1, for example in the form of a high-voltage bipolar transistor.

In entsprechender Weise ist wie bei dem Umsetzer vom Spannungsresonanztyp in der Netzteilschaltung gemäß 12 ferner eine Klemmdiode DD1 mit dem Schaltelement Q1 verbunden, und ein Parallelresonanzkondensator Cr sowie eine Primärwicklung N1 eines Trenn-Umsetztransformators PIT wirken miteinander zusammen, um eine primärseitige Parallelresonanzschaltung des Umsetzers vom Spannungsresonanztyp durch die Kapazität des Parallelresonanzkondensators Cr und die Streuinduktivität der Primärwicklung N1 zu bilden. Ferner ist eine aktive Klemmschaltung 15 auf der Primärseite so gebildet, dass eine durch die aktive Klemmschaltung 15 erzeugte Impulsspannung zu der Leistungsfaktor-Steigerungs-Gleichrichtungsschaltung 11B zurückgekoppelt wird.Similarly, as with the voltage resonance type converter in the power supply circuit, according to FIG 12 Further, a clamp diode DD1 is connected to the switching element Q1, and a parallel resonant capacitor Cr and a primary winding N1 of a separation conversion transformer PIT cooperate to form a primary side parallel resonance circuit of the voltage resonance type converter through the capacitance of the parallel resonant capacitor Cr and the leakage inductance of the primary winding N1. Further, an active clamp circuit 15 formed on the primary side so that one through the active clamping circuit 15 generated pulse voltage to the power factor increase rectification circuit 11B is fed back.

Überdies ist in entsprechender Weise wie bei dem Umsetzer vom Spannungsresonanztyp in der Netzteilschaltung gemäß 1 ein Resonanzkondensator C2 einer Sekundärwicklung N2 des Trenn-Umsetztransformators PIT parallel geschaltet, um eine Resonanzschaltung auch auf der Sekundärseite des Trenn-Umsetztransformators PIT zu bilden, so dass der Umsetzer vom Spannungsresonanztyp als Verbund-Resonanzumsetzer gebildet ist. Die Gleichrichtung und Glättung erfolgen durch eine Gleichrichtungsdiode Do und einen Glättungskondensator Co, um eine Ausgangsgleichspannung Eo zu erhalten. Daneben wird die Schaltfrequenz des Schaltelements Q1 durch eine Steuerschaltung 1 in Form einer PFM-Schaltung gesteuert, um die Ausgangsgleichspannung Eo auf der Sekundärseite zu stabilisieren.Moreover, according to the voltage resonance type converter in the power supply circuit, the same manner as in the case of the converter 1 a resonance capacitor C2 is connected in parallel with a secondary winding N2 of the separation conversion transformer PIT to also form a resonance circuit on the secondary side of the separation conversion transformer PIT, so that the voltage resonance type converter is formed as a composite resonance converter. The rectification and smoothing are performed by a rectification diode Do and a smoothing capacitor Co to obtain a DC output voltage Eo. Besides, the switching frequency of the switching element Q1 is controlled by a control circuit 1 controlled in the form of a PFM circuit to stabilize the output DC voltage Eo on the secondary side.

Nunmehr wird ein Aufbau der Leistungsfaktor-Steigerungs-Gleichrichtungsschaltung 11B beschrieben.Now, a construction of the power factor increase rectification circuit will be described 11B described.

Die Leistungsfaktor-Steigerungs-Gleichrichtungsschaltung 11B verfügt über eine Gleichrichtungswirkung für den Eingangswechselstrom IAC und ferner über eine Leistungsfaktor-Steigerungsfunktion für den Eingangswechselstrom IAC. Insbesondere ist ein Leistungsfaktor-Steigerungs-Netzteil vom Spannungsrückkopplungstyp als Netzteil des Spannungsverdopplungs-Gleichrichtungssystems gebildet.The power factor increase rectification circuit 11B has a rectification action for the input AC current IAC and also a power factor enhancement function for the input AC current IAC. In particular, a voltage feedback type power factor increasing power supply is formed as a power supply of the voltage doubler rectification system.

Die Leistungsfaktor-Steigerungs-Gleichrichtungsschaltung 11B weist einen Kondensator CN für die Unterdrückung einer Normalbetriebs-Störung zwischen Wechselspannungsleitungen auf.The power factor increase rectification circuit 11B has a capacitor CN for suppressing a normal operation noise between AC power lines.

Die Leistungsfaktor-Steigerungs-Gleichrichtungsschaltung 11B enthält ferner zwei Dioden D11 und D12 vom schnellen Freilauftyp. Die Dioden D11 und D12 vom schnellen Freilauftyp sind in Reihe geschaltet und durch einen Transformator T zwischen dem positiven Anschluss des Glättungskondensators Ci1 und der primärseitigen Erde bzw. Masse eingefügt.The power factor increase rectification circuit 11B Also includes two fast-freewheeling type diodes D11 and D12. The fast-recovery type diodes D11 and D12 are connected in series and inserted through a transformer T between the positive terminal of the smoothing capacitor Ci1 and the primary earth.

Dabei ist insbesondere die Primärwicklung (Induktivität LT1) des Transformators T mit der Kathode der Diode D11 vom schnellen Freilauftyp in Reihe geschaltet, während das andere Ende der Primärwicklung (LT1) mit dem positiven Anschluss des Glättungskondensators Ci1 verbunden ist. Ferner ist die Sekundärwicklung (Induktivität LT2) des Transformators T mit der Anode der Diode D12 vom schnellen Freilauftyp in Reihe geschaltet, und das andere Ende der Sekundärwicklung (LT2) ist mit Erde bzw. Masse auf der Primärseite verbunden.In this case, in particular, the primary winding (inductance LT1) of the transformer T with the Katho of the fast-recovery type diode D11 is connected in series, while the other end of the primary winding (LT1) is connected to the positive terminal of the smoothing capacitor Ci1. Further, the secondary winding (inductance LT2) of the transformer T is connected in series with the anode of the fast-recovery type diode D12, and the other end of the secondary winding (LT2) is connected to ground on the primary side.

Ein Kondensator C4 ist der Primärwicklung (Induktivität LT1) des Transformators T parallel geschaltet. Demgemäß sind die Diode D12 vom schnellen Freilauftyp, die Diode D11 vom schnellen Freilauftyp und die Parallelschaltung aus der Induktivität LT1 und dem Kondensator C4 in Reihe geschaltet.One Capacitor C4 is the primary winding (inductance LT1) of the Transformer T connected in parallel. Accordingly, the diode D12 is fast Freewheeling type, the fast freewheeling type diode D11 and the parallel connection from the inductance LT1 and the capacitor C4 connected in series.

Der Klemmkondensator C3 der aktiven Klemmschaltung 15 ist mit dem Schaltungsknoten zwischen der Parallelschaltung und der Diode D11 vom schnellen Freilauftyp verbunden, d. h. mit der Kathode der Diode D11 vom schnellen Freilauftyp.The clamp capacitor C3 of the active clamp circuit 15 is connected to the circuit node between the parallel circuit and the fast-recovery type diode D11, that is, the cathode of the fast-recovery type diode D11.

Infolgedessen wird eine durch die aktive Klemmschaltung 15 erzeugte Impulsspannung zu der Leistungsfaktor-Steigerungs-Gleichrichtungsschaltung 11B zurückgekoppelt.As a result, one through the active clamp 15 generated pulse voltage to the power factor increase rectification circuit 11B fed back.

Die Leistungsfaktor-Steigerungs-Gleichrichtungsschaltung 11B weist ferner eine Reihenschaltung aus mit einer der Wechselspannungsleitungen verbundenen Dioden D13 und D14 vom langsamen Freilauftyp auf.The power factor increase rectification circuit 11B also has a series connection of low-freewheeling diodes D13 and D14 connected to one of the alternating voltage lines.

Die Reihenschaltung aus den Dioden D13 und D14 vom langsamen Freilauftyp ist zwischen dem positiven Anschluss des Glättungskondensators Ci1 und der primärseitigen Erde bzw. Masse eingefügt.The Series connection of the diodes D13 and D14 of the slow freewheeling type is between the positive terminal of the smoothing capacitor Ci1 and the primary side Earth or mass inserted.

Nachstehend wird die Gleichrichtungsfunktion der den oben beschriebenen Aufbau aufweisenden Leistungsfaktor-Steigerungs-Gleichrichtungsschaltung 11B beschrieben.Hereinafter, the rectification function of the power factor increase rectification circuit having the above-described structure will be described 11B described.

In der Leistungsfaktor-Steigerungs-Gleichrichtungsschaltung 11B wirken die Dioden D11 und D12 vom schnellen Freilauftyp als erste Gleichrichtungsschaltung, während die Dioden D13 und D14 vom langsamen Freilauftyp als zweite Gleichrichtungsschaltung wirken.In the power factor increase rectification circuit 11B For example, the fast-recovery type diodes D11 and D12 function as a first rectification circuit, while the low-freewheel type diodes D13 and D14 function as a second rectification circuit.

Insbesondere innerhalb einer Zeitspanne, in der die Eingangswechselspannung VAC positiv ist, fließt ein Gleichrichtungsstrom von der ersten Gleichrichtungsschaltung längs einer Route von der Wechselspannungs- bzw. Wechselstromquelle AC → Diode D11 vom schnellen Freilauftyp → Induktivität LT1 → Glättungskondensator Ci1, um den Glättungskondensator Ci1 aufzuladen. Gleichzeitig fließt ein Gleichrichtungsstrom von der zweiten Gleichrichtungsschaltung längs einer anderen Route von der Wechselspannungs- bzw. Wechselstromquelle AC → Diode D13 vom langsamen Freilauftyp → Glättungskondensator Ci1, um den Glättungskondensator Ci1 aufzuladen.Especially within a period of time in which the AC input voltage VAC is positive, flows a rectification current from the first rectification circuit along one Route from AC or AC source AC → diode D11 Fast freewheel type → Inductance LT1 → Smoothing capacitor Ci1 to the smoothing capacitor Ci1 charge. At the same time, a rectifying current flows from the second rectification circuit along another route from the AC or AC source AC → Diode D13 from slow freewheeling → smoothing capacitor Ci1 to the smoothing capacitor Ci1 charge.

Demgegenüber fließt innerhalb einer anderen Periode bzw. Zeitspanne, in der die Eingangswechselspannung VAC negativ ist, ein Gleichrichtungsstrom von der ersten Gleichrichtungsschaltung längs einer Route von der Wechselspannungs- bzw. Wechselstromquelle AC → Glättungskondensator Ci2 → primärseitige Erde bzw. Masse → Induktivität LT2 → Diode D12 vom schnellen Freilauftyp, um den Glättungskondensator Ci2 aufzuladen. Gleichzeitig fließt ein Gleichrichtungsstrom von der zweiten Gleichrichtungsschaltung längs einer anderen Route von der Wechselspannungs- bzw. Wechselstromquelle AC → Glättungskondensator Ci2 → primärseitige Erde bzw. Masse → Diode D14 vom langsamen Freilauftyp, um den Glättungskondensator Ci2 aufzuladen.In contrast, flows within another period or period in which the input AC voltage VAC is negative, a rectification current from the first rectification circuit along a Route from the AC or AC source AC → smoothing capacitor Ci2 → primary-side Earth or earth → inductance LT2 → diode D12 of the high speed flywheel type to charge the smoothing capacitor Ci2. At the same time a flow Rectification current from the second rectification circuit along a other route from the AC source AC → smoothing capacitor Ci2 → primary-side Earth or ground → diode D14 of the slow freewheeling type to charge the smoothing capacitor Ci2.

Kurz gesagt fließt der Gleichrichtungsstrom separat von den ersten und zweiten Gleichrichtungsschaltungen längs zweier Routen zu den Glättungskondensatoren Ci1 und Ci2.Short said to flow the rectification current is separate from the first and second rectification circuits along two Routes to the smoothing capacitors Ci1 and Ci2.

Da die Glättungskondensatoren Ci1 und Ci2 in Reihe geschaltet sind und die gleichgerichtete und geglättete Spannung Ei von der positiven Anschlussseite des Glättungskondensators Ci1 abgenommen wird, wird ferner ein Doppelspannungs-Gleichrichtungssystem erzielt.There the smoothing capacitors Ci1 and Ci2 are connected in series and the rectified and smoothed voltage Egg is removed from the positive terminal side of the smoothing capacitor Ci1, also becomes a double-voltage rectification system achieved.

Die Leistungsfaktor-Steigerungs-Gleichrichtungsschaltung 11B verfügt über folgende Leistungsfaktor-Steigerungsfunktion.The power factor increase rectification circuit 11B has the following power factor enhancement function.

Den beiden Dioden D11 und D12 vom schnellen Freilauftyp wird eine durch die aktive Klemmschaltung 15 erzeugte Impulsspannung zurückgekoppelt, wie dies oben beschrieben worden ist.The two fast-freewheel type diodes D11 and D12 become active through the active clamp circuit 15 generated pulse voltage fed back, as has been described above.

Eine auf die in dieser Weise zurückgekoppelte Impulsspannung zurückgehende Wechselspannung der Schaltperiode wird bzw. ist dem Gleichrichtungs-Strompfaden überlagert, und aus der überlagerten Wechselspannung der Schaltperiode wird eine Operation des Ein- und Ausschaltens des Gleichrichtungsstromes in der Schaltperiode bei der Diode D11 (oder D12) vom schnellen Freilauftyp erzielt. Durch die EIN-/AUS-Schaltwirkung fließt der Ladestrom für den Glättungskondensator Ci1 (oder Ci2) auch innerhalb einer Zeitspanne, innerhalb der der Gleichrichtungs-Ausgangsspannungspegel niedriger ist als die Spannung an dem Glättungskondensator Ci1 (oder Ci2).A to the feedback in this way Pulse voltage decreasing AC voltage of the switching period is superimposed on the rectification current paths, and from the superimposed AC voltage of the switching period becomes an operation of the input and Turning off the rectification current in the switching period at the D11 (or D12) diode achieves the fast freewheeling type. By the ON / OFF switching action flows the charge current for the smoothing capacitor Ci1 (or Ci2) even within a time period within which the rectification output voltage level is lower than the voltage across the smoothing capacitor Ci1 (or Ci2).

Infolgedessen wird die mittlere Wellenform des Eingangswechselstroms so gesteuert, dass sie sich an die Wellenform der Eingangswechselspannung annähert, um den Stromflusswinkel des Eingangswechselstromes zu vergrößern, damit eine Steigerung im Leistungsfaktor erzielt wird.Consequently the mean waveform of the input AC is controlled so that it approximates the waveform of the input AC voltage to to increase the current flow angle of the input alternating current, thus an increase in the power factor is achieved.

In der Leistungsfaktor-Steigerungs-Gleichrichtungsschaltung 11B fließt der Ladestrom für die Glättungskondensatoren Ci1 und Ci2 separat durch die Wirkung der oben beschriebenen ersten und zweiten Gleichrichtungsschaltungen.In the power factor increase rectification circuit 11B The charging current for the smoothing capacitors Ci1 and Ci2 flows separately by the action of the first and second rectifying circuits described above.

Dies verhindert das Fließen eines übermäßigen Ladestromes durch die Diode D11 oder D12 vom schnellen Freilauftyp, wenn die Eingangswechselspannung VAC einen Wert um einen positiven oder negativen Spitzenwert herum aufweist. Insbesondere dann, wenn die Eingangswechselspannung VAC einen Wert um einen positiven oder negativen Spitzenwert herum aufweist, fließt der Ladestrom zu den Dioden D13 und D14 vom langsamen Freilauftyp, während lediglich ein Strom mit einer hohen Frequenz zu den Dioden D11 und D12 vom schnellen Freilauftyp fließt. Daher sinkt der Leistungsverlust der Dioden D11 und D12 vom schnellen Freilauftyp, und es kann ein hoher Wirkungsgrad erzielt werden. Infolgedessen kann der AC/DC-Leistungsumsetzungswirkungsgrad (ηAC/DC) im Vergleich zu jenem der Schaltung gemäß 12 gesteigert werden.This prevents excessive charging current flowing through the fast-recovery type diode D11 or D12 when the input AC voltage VAC has a value around a positive or negative peak value. In particular, when the input AC voltage VAC has a value around a positive or negative peak value, the charging current flows to the low-freewheeling type diodes D13 and D14, while only a high-frequency current flows to the fast-freewheeling type diodes D11 and D12. Therefore, the power loss of the fast-recovery type diodes D11 and D12 lowers, and high efficiency can be obtained. As a result, the AC / DC power conversion efficiency (η AC / DC ) compared to that of the circuit according to FIG 12 be increased.

Ferner kann eine Diode mit einer vergleichsweise geringen Stromkapazität selektiv für die Dioden D11 und D12 vom schnellen Freilauftyp verwendet werden. Überdies kann eine Verringerung der Wärmeerzeugung die Notwendigkeit nach einer Kühlplatte eliminieren. Infolgedessen können dadurch eine Verringerung in der Schaltungsgröße und eine Verringerung in den Kosten erwartet werden,Further For example, a diode having a comparatively small current capacity can be selective for the Diodes D11 and D12 are used by the fast freewheeling type. moreover can reduce the heat production the need for a cooling plate eliminate. As a result, can thereby a reduction in circuit size and a reduction in the costs are expected

Auch in der Netzteilschaltung gemäß 16 ist die Leistungsfaktor-Steigerungsschaltung 11B so aufgebaut, dass eine Spannungsresonanz-Impulsspannung ohne Vermittlung eines solchen Reihenresonanzkondensators C10 zurückgekoppelt wird, wie er in 17 gezeigt ist. Dies vereinfacht die Schaltungsauslegung und ist wirksam hinsichtlich der Realisierung eines Leistungsfaktors, der eine verringerte Änderung gegenüber einer Änderung der Eingangswechselspannung VAC oder der Lastleistung zeigt.Also in the power supply circuit according to 16 is the power factor enhancement circuit 11B is constructed such that a voltage resonance pulse voltage is fed back without mediating such a series resonant capacitor C10 as shown in FIG 17 is shown. This simplifies the circuit design and is effective in realizing a power factor showing a reduced change against a change of the input AC voltage VAC or the load power.

Ferner ist die aktive Klemmschaltung 15 auf der Primärseite gebildet, und der Schaltsteuerbereich ist erweitert. Infolgedessen kann ein Schaltnetzteil erzielt werden, welches für einen weltweiten Einsatz beim Wechselspannungs-100 V-Typ und beim Wechselspannungs-200 V-Typ betriebsbereit ist. Außerdem kann eine Verringerung der Spannungsfestigkeitseigenschaft eines Transistors erzielt werden, der als Schaltelement Q1 verwendet wird.Further, the active clamp is 15 formed on the primary side, and the switching control area is extended. As a result, a switching power supply which is ready for world wide use in the AC 100 V-type and the AC 200 V-type can be obtained. In addition, a reduction in the withstand voltage characteristic of a transistor used as the switching element Q1 can be achieved.

Da die Impulsbreite der Spannungsresonanz-Impulsspannung (Klemmspannung) in dem Fall, dass das Schaltelement Q1 ausgeschaltet ist, durch die aktive Klemmschaltung 15 vergrößert ist, wenn die Eingangswechselspannung VAC ansteigt, wird überdies ein Effekt erzielt, dass die Änderung der Rückkopplungs-Impulsspannung verringert ist, und dies führt zu einem weiteren Effekt, dass die Änderung des Leistungsfaktors verringert ist.Since the pulse width of the voltage resonance pulse voltage (clamping voltage) in the case where the switching element Q1 is turned off by the active clamp circuit 15 is increased as the AC input voltage VAC increases, moreover, an effect is achieved that the change of the feedback pulse voltage is reduced, and this leads to a further effect that the change in the power factor is reduced.

Obwohl oben mehrere Ausführungsformen der Erfindung beschrieben worden sind, sind verschiedene weitere Modifikationen möglich.Even though above several embodiments of the Invention have been described various other modifications possible.

Während Schaltumsetzer vom Verbund-Resonanztyp beispielsweise so aufgebaut sind, dass sie eine Vollweggleichrichtungsschaltung enthalten, sind von der Anmelderin der vorliegenden Anmeldung eine Spannungsverdopplungs-Gleichrichterschaltung, eine Vierfachspannungs-Gleichrichtungsschaltung, usw., die eine sekundärseitige Gleichstrom-Resonanzschaltung verwenden, vorgeschlagen worden, und auch diese Schaltungen können bei solchen Aufbauten als Modifikationen der oben beschriebenen Ausführungsformen angewandt werden. Mit anderen Worten ausgedrückt heißt dies, dass die vorliegende Erfindung insbesondere nicht auf die Ausführungsformen beschränkt ist, bei denen eine Resonanzschaltung und eine Gleichrichtungsschaltung auf der Sekundärseite vorgesehen sind.During switching converter For example, the composite resonant type is constructed to be a full-wave rectification circuit are of the Applicant the present application, a voltage doubler rectifier circuit, a quadruple-voltage rectification circuit, etc., which is a secondary side Use DC resonant circuit proposed, and even these circuits can in such constructions as modifications of those described above embodiments be applied. In other words, this means that the present Invention is not limited in particular to the embodiments, where a resonant circuit and a rectification circuit on the secondary side are provided.

Obwohl der Umsetzer vom Spannungsresonanztyp bei den oben beschriebenen Ausführungsformen auf der Primärseite einen Aufbau vom Eintakttyp besitzt, bei dem ein einziges Schaltelement vorgesehen ist, kann die vorliegende Erfindung ferner auch bei einem Umsetzer vom Spannungsresonanztyp vom Gegentakttyp angewandt werden bzw. sein, bei dem zwei Schaltelemente abwechselnd geschaltet werden.Even though the voltage resonance type converter in the above-described embodiments on the primary side has a single-ended type structure in which a single switching element is provided Furthermore, the present invention can also be applied to a converter be applied by the voltage resonance type of push-pull type, in which two switching elements are switched alternately.

Überdies kann als Schaltansteuersystem für das Schaltelement ein Schaltansteuersystem irgendeines Typs vom selbsterregten Schwingungstyp und vom separat erzeugten Schwingungstyp angewandt werden. Außerdem kann als Schaltelement nicht nur ein Bipolar-Transistor mit einer hohen Spannungsfestigkeitseigenschaft verwendet werden, sondern auch ein MOS-Feldeffekttransistor.moreover can be used as Schaltansteuersystem for the Switching element a Schaltansteuersystem of any type of self-excited Vibration type and applied by the separately generated vibration type become. Furthermore can be used as a switching element not only a bipolar transistor with a high dielectric strength property, but also a MOS field effect transistor.

Obwohl bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Heranziehung von bestimmten Begriffen beschrieben worden sind, dient eine solche Beschreibung lediglich zu veranschaulichenden Zwecken.Even though preferred embodiments of the present invention using particular terms Such a description is merely illustrative for illustrative purposes.

11

1010
Leistungsfaktor-SteigerungsschaltungPower factor improving circuit
1515
aktive Klemmschaltungactive clamping circuit

4 von oben

gestrichelte Linie: ohne PFI
voll ausgezogene Linie: mit PFI
4 from above
dashed line: without PFI
fully extended line: with PFI

5 von oben

gestrichelte Linie: ohne PFI
voll ausgezogene Linie: mit PFI
5 from above
dashed line: without PFI
fully extended line: with PFI

77

1111
Leistungsfaktor-SteigerungsschaltungPower factor improving circuit
1515
aktive Klemmschaltungactive clamping circuit

88th

10A10A
Leistungsfaktor-SteigerungsschaltungPower factor improving circuit
1515
aktive Klemmschaltungactive clamping circuit

9 von oben

gestrichelte Linie: ohne PFI
voll ausgezogene Linie: mit PFI
9 from above
dashed line: without PFI
fully extended line: with PFI

10 von oben

gestrichelte Linie: ohne PFI
voll ausgezogene Linie: mit PFI
10 from above
dashed line: without PFI
fully extended line: with PFI

1111

11A11A
Leistungsfaktor-SteigerungsschaltungPower factor improving circuit
1515
aktive Klemmschaltungactive clamping circuit

1212

10B10B
Leistungsfaktor-SteigerungsschaltungPower factor improving circuit
1515
aktive Klemmschaltungactive clamping circuit

1313

ohne C4without C4

14 von oben

gestrichelte Linie: ohne PFI
voll ausgezogene Linie: mit PFI
14 from above
dashed line: without PFI
fully extended line: with PFI

15 von oben

gestrichelte Linie: ohne PFI
voll ausgezogene Linie: mit PFI
15 from above
dashed line: without PFI
fully extended line: with PFI

1616

11B11B
Leistungsfaktor-SteigerungsschaltungPower factor improving circuit
1515
aktive Klemmschaltungactive clamping circuit

1717

2020
Leistungsfaktor-SteigerungsschaltungPower factor improving circuit

20 von links

Leistungsfaktor
Laststrom [a]
20 from the left
power factor
Load current [a]

Claims (10)

Schaltnetzteil, umfassend: eine Gleichrichtungs-Glättungseinrichtung (Di, Ci) zum Gleichrichten einer Wechselstromleistung mittels einer Brücken-Gleichrichtungsschaltung (Di), um eine Eingangs-Gleichspannung zu erhalten, zum Glätten der Eingangs-Gleichspannung mittels eines Glättungskondensators (Ci) und zur Abgabe der geglätteten Eingangs-Gleichspannung (Ei); einen Trenn-Umsetztransformator (PIT) zum Übertragen einer primärseitigen Ausgangsspannung auf eine Sekundärseite des Transformators, wobei in dem Trenn-Umsetztransformator (PIT) ein Spalt derart gebildet ist, dass ein geforderter Kopplungskoeffizient erhalten werden kann, mit dem eine Primärwicklung (N1, N3) und eine Sekundärwicklung (N2) lose gekoppelt sind; eine Schalteinrichtung (Q1) zum Ein- und Ausschalten der Eingangs-Gleichspannung mittels eines Schaltelements und zur Abgabe der resultierenden Spannung an die Primärwicklung (N1, N3) des Trenn-Umsetztransformators (PIT); eine primärseitige Resonanzschaltung (Cr, L1), die zumindest aus einer Streuinduktivitätskomponente, welche die Primärwicklung (N1) des Trenn-Umsetztransformators (PIT) umfasst, und einer Kapazität (Cr) eines primärseitigen Parallel-Resonanzkondensators gebildet ist, um die Schalteinrichtung (Q1) zu veranlassen, einen Betrieb des Spannungsresonanztyps auszuführen; eine aktive Klemm-Einrichtung (15), die aus einer Reihenverbindungsschaltung eines Klemm-Kondensators (C3) und eines Hilfs-Schaltelements (Q2) zum Klemmen der Ausgangsspannung der primärseitigen Resonanzschaltung gebildet ist; eine Spannungs-Rückkopplungseinrichtung (N3) zum Rückkoppeln der geklemmten Ausgangsspannung von der aktiven Klemmeinrichtung (15); eine Leistungsfaktor-Steigerungseinrichtung (10), die eine Diode (D1) vom langsamen Freilauftyp, welche zwischen der Brücken-Gleichrichtungsschaltung (D1) und dem Glättungskondensator (Ci) angeschlossen ist und den Gleichrichtungsstrom (I1) der Brücken-Gleichrichtungsschaltung (Di) an den Glättungskondensator (Ci) abgibt, und eine Reihenschaltung aus einer Induktivität (LS) und einer Diode (D2) vom schnellen Freilauftyp enthält, die der Diode (D1) vom langsamen Freilauftyp parallel geschaltet ist, wobei die Diode (D2) vom schnellen Freilauftyp den Gleichrichtungsstrom auf der Grundlage der Spannung ein- und ausschaltet, die durch die Spannungs-Rückkopplungseinrichtung (N3) erhalten wird, um den Leistungsfaktor zu steigern; eine sekundärseitige Resonanzschaltung (L2, C2), die aus einer Streuinduktivitätskomponente (L2) der Sekundärwicklung (N2) des Trenn-Umsetztransformators (PIT) und einer Kapazität (C2) eines sekundärseitigen Resonanzkondensators auf der Sekundärseite gebildet ist; und eine Abgabe-Gleichspannungs-Erzeugungseinrichtung (L2, C2, Do, Co), die durch Einschluss der sekundärseitigen Resonanzschaltung (L2, C2) für die Aufnahme und Gleichrichtung (Do, Co) einer Wechselspannung gebildet ist, welche von der Sekundärwicklung (N2) des Trenn-Umsetztransformators (PIT) erhalten wird, um die sekundärseitige Abgabe-Gleichspannung (Eo) zu erzeugen.A switching power supply, comprising: a rectification smoothing means (Di, Ci) for rectifying an AC power by means of a bridge rectification circuit (Di) to obtain an input DC voltage, smoothing the DC input voltage by means of a smoothing capacitor (Ci) and outputting the DC power smoothed DC input voltage (Ei); a separation conversion transformer (PIT) for transmitting a primary-side output voltage to a secondary side of the transformer, wherein in the separation conversion transformer (PIT), a gap is formed such that a required coupling coefficient can be obtained, with which a primary winding (N1, N3) and a secondary winding (N2) are loosely coupled; a switching means (Q1) for turning on and off the DC input voltage by means of a switching element and outputting the resultant voltage to the primary winding (N1, N3) of the isolation converting transformer (PIT); a primary-side resonance circuit (Cr, L1) formed of at least one leakage inductance component comprising the primary winding (N1) of the separation conversion transformer (PIT) and a capacitance (Cr) of a primary-side parallel resonance capacitor to supply the switching device (Q1) cause to perform an operation of the voltage resonance type; an active clamping device ( 15 ) formed of a series connection circuit of a clamp capacitor (C3) and an auxiliary switching element (Q2) for clamping the output voltage of the primary-side resonance circuit; a voltage feedback device (N3) for feeding back the clamped output voltage from the active clamping device (N3) 15 ); a power factor enhancement device ( 10 ), which is a slow-freewheel type diode (D1) is connected between the bridge rectification circuit (D1) and the smoothing capacitor (Ci) and outputs the rectification current (I1) of the bridge rectification circuit (Di) to the smoothing capacitor (Ci), and a series circuit of an inductance (LS) and a diode ( D2) of the fast flywheel type, which is connected in parallel to the low-freewheeling type diode (D1), wherein the fast-freewheeling type diode (D2) turns on and off the rectification current based on the voltage supplied by the voltage feedback device (N3) is obtained to increase the power factor; a secondary-side resonance circuit (L2, C2) formed of a leakage inductance component (L2) of the secondary winding (N2) of the separation conversion transformer (PIT) and a capacitance (C2) of a secondary-side resonance capacitor on the secondary side; and a DC output generating means (L2, C2, Do, Co) formed by including said secondary side resonant circuit (L2, C2) for receiving and rectifying (Do, Co) an AC voltage supplied from said secondary winding (N2) of the separation conversion transformer (PIT) to generate the secondary side DC output voltage (Eo). Schaltnetzteil nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Konstantspannungs-Steuereinrichtung (1) zur Ausführung einer Konstantspannungs-Steuerung für die sekundärseitige Abgabe-Gleichspannung (Eo) auf einen Pegel der sekundärseitigen Abgabe-Gleichspannung (Eo) hin.A switching power supply according to claim 1, further comprising a constant voltage control device ( 1 ) for performing a constant-voltage control for the secondary-side DC output voltage (Eo) to a level of the secondary-side DC output voltage (Eo). Schaltnetzteil nach Anspruch 1, wobei der Trenn-Umsetztransformator (PIT) ferner eine Tertiärwicklung (N3) enthält, die auf dessen Primärseite vorgesehen ist und die als Spannungs-Rückkopplungseinrichtung dient, und wobei die durch die primärseitige Resonanzschaltung (Cr, L1) erhaltene Schalt-Abgabespannung über die Tertiärwicklung (N3) zu der Leistungsfaktor-Steigerungseinrichtung (10) zurückgekoppelt wird.The switching power supply according to claim 1, wherein the isolation conversion transformer (PIT) further includes a tertiary winding (N3) provided on the primary side thereof serving as the voltage feedback means, and the switching circuit obtained by the primary side resonance circuit (Cr, L1). Output voltage across the tertiary winding (N3) to the power factor multiplier ( 10 ) is fed back. Schaltnetzteil nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Transformator mit einer Sekundärwicklung (Ls), die als Induktivität der Leistungsfaktor-Steigerungseinrichtung (10) dient, wobei eine Primärwicklung (Lp) des Transformators zwischen die Primärwicklung (N1, N3) des Trenn-Umsetztransformators (PIT) und dem Glättungskondensator (Ci) angeschlossen ist und als Spannungs-Rückkopplungseinrichtung (N3) dient und wobei die Schalt-Abgabespannung, die von der primärseitigen Resonanzschaltung (Cr, L1) erhalten wird, durch den genannten Transformator zu der Leistungsfaktor-Steigerungseinrichtung (10) zurückgekoppelt wird.A switched-mode power supply according to claim 1, further comprising a transformer with a secondary winding (Ls) serving as inductance of the power factor enhancement device (L5). 10 ), wherein a primary winding (Lp) of the transformer is connected between the primary winding (N1, N3) of the isolation conversion transformer (PIT) and the smoothing capacitor (Ci) and serves as a voltage feedback device (N3) and wherein the switching output voltage, obtained from the primary-side resonant circuit (Cr, L1), through said transformer to the power factor-enhancement device (FIG. 10 ) is fed back. Schaltnetzteil nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Kondensator (CN), der der Induktivität (LS) der Leistungsfaktor-Steigerungseinrichtung (10) unter Bildung einer Parallelschaltung parallel geschaltet ist, wobei der Klemmkondensator (C3) der aktiven Klemmeinrichtung (15) mit einem Schaltungsknoten zwischen der ersten Diode (D1) und der genannten Parallelschaltung angeschlossen ist und als Spannungs-Rückkopplungseinrichtung (N) dient und wobei eine in der Reihenverbindungsschaltung aus dem Klemmkondensator (C3) und dem Hilfs-Schaltelement (Q2) erzeugte Impulsspannung zu der Leistungsfaktor-Steigerungseinrichtung (10) auf die Schalt-Abgabespannung hin zurückgekoppelt wird, die von der primärseitigen Resonanzschaltung (Cr, L1) erhalten wird.A switched-mode power supply according to claim 1, further comprising a capacitor (CN) corresponding to the inductance (LS) of the power factor enhancement device ( 10 ) is connected in parallel to form a parallel connection, wherein the clamping capacitor (C3) of the active clamping device ( 15 ) is connected to a circuit node between the first diode (D1) and said parallel circuit and serves as voltage feedback means (N) and wherein a pulse voltage generated in the series connection circuit of the clamp capacitor (C3) and the auxiliary switching element (Q2) is connected to the Power factor enhancement device ( 10 ) is fed back to the switching output voltage obtained from the primary-side resonance circuit (Cr, L1). Schaltnetzteil, umfassend: eine Glättungseinrichtung (Ci1, Ci2) zum Glätten eines Gleichrichtungsstroms mittels eines Paares von Glättungskondensatoren, die jeweils mit einem Ende verbunden in Reihe geschaltet sind und die von ihren anderen Enden eine doppelte Gleichspannung (Ei) abgeben; einen Trenn-Umsetztransformator (PIT) zum Übertragen einer primärseitigen Ausgangsspannung an eine Sekundärseite des betreffenden Trenn-Umsetztransformators, wobei in dem Trenn-Umsetztransformator (PIT) ein Spalt derart gebildet ist, dass ein geforderter Kopplungskoeffizient erhalten werden kann, mit dem eine Primärwicklung (N1) und eine Sekundärwicklung (N2) lose gekoppelt sind; eine Schalteinrichtung (Q1) zum Ein- und Ausschalten der doppelten Eingangsgleichspannung mittels eines Schaltelements und zur Abgabe der resultierenden Spannung an die Primärwicklung (N1) des Trenn-Umsetztransformators (PIT); eine primärseitige Resonanzschaltung, die zumindest aus einer Streuinduktivitätskomponente (L1), welche die Primärwicklung (N1) des Trenn-Umsetztransformators (PIT) umfasst, und einer Kapazität (Cr) eines primärseitigen Parallelresonanzkondensators gebildet ist, um die Schalteinrichtung (Q1) zu veranlassen, einen Betrieb des Spannungsresonanztyps auszuführen; eine aktive Klemmeinrichtung (15), die aus einer Reihenverbindungsschaltung eines Klemmkondensators (C3) und eines Hilfs-Schaltelements (Q2) zum Klemmen der Abgabespannung der primärseitigen Resonanzschaltung gebildet ist; eine Spannungs-Rückkopplungseinrichtung (N3) zum Rückkoppeln der geklemmten Abgabespannung von der aktiven Klemmeinrichtung (15), eine Leistungsfaktor-Steigerungs-Gleichrichtungseinrichtung (11), die ein erstes Paar von Dioden (D11, D12) vom schnellen Freilauftyp und ein zweites Paar von Dioden (D13, D14) vom langsamen Freilauftyp enthält, wobei eine der Dioden (D11, D12) des schnellen Freilauftyps und eine der Dioden (D13, D14) des langsamen Freilauftyps zum Gleichrichten einer Halbwelle einer Wechselstromleistung und zur Abgabe des Gleichrichtungsstroms an einen der Glättungskondensatoren (Ci1, Ci2) dient, wobei eine andere Diode der Dioden (D11, D12) vom schnellen Freilauftyp und eine andere Diode der Dioden (D13, D14) vom langsamen Freilauftyp zum Gleichrichten einer anderen Halbwelle einer Wechselstromleistung für die Erzeugung des Gleichrichtungsstroms und zur Abgabe des Gleichrichtungsstroms an einen anderen Kondensator der Glättungskondensatoren (Ci1, Ci2) dient, um zusammen mit der Glättungseinrichtung die Ausführung einer Doppel-Gleichstrom-Gleichrichtungsoperation zu bewirken; wobei die Leistungsfaktor-Steigerungseinrichtung (11) ferner eine erste Induktivität (LT1), mit der eine Diode (D11) der Dioden (D11, D12) des schnellen Freilauftyps in Reihe geschaltet ist, und eine zweite Induktivität (LT2) aufweist, mit der eine andere Diode (D12) der Dioden (D11, D12) des schnellen Freilauftyps in Reihe geschaltet ist, wobei die Dioden (D11, D12) des schnellen Freilauftyps den Gleichrichtungsstrom auf der Grundlage der Spannung ein- und ausschalten, die von der Spannungs-Rückkopplungseinrichtung (N3) erhalten wird, um den Leistungsfaktor zu steigern; eine sekundärseitige Resonanzschaltung (L2, C2), die aus einer Streuinduktivitätskomponente (L2) der Sekundärwicklung (N2) des Trenn-Umsetztransformators (PIT) und einer Kapazität (C2) eines sekundärseitigen Resonanzkondensators auf der Sekundärseite gebildet ist; und eine Abgabe-Gleichspannungs-Erzeugungseinrichtung (L2, C2, Do, Co), die dadurch gebildet ist, dass sie die sekundärseitige Resonanzschaltung (L2, C2) zur Aufnahme und Gleichrichtung (Do, Co) einer Wechselspannung enthält, welche durch die Sekundärwicklung (N2) des Trenn-Umsetztransformators (PIT) erhalten wird, um eine sekundärseitige Abgabe-Gleichspannung zu erzeugen.A switching power supply comprising: a smoothing means (Ci1, Ci2) for smoothing a rectifying current by means of a pair of smoothing capacitors each connected in series at one end and giving a double DC voltage (Ei) from the other ends thereof; a separation conversion transformer (PIT) for transmitting a primary-side output voltage to a secondary side of the respective separation conversion transformer, wherein in the separation conversion transformer (PIT), a gap is formed such that a required coupling coefficient can be obtained, with which a primary winding (N1 ) and a secondary winding (N2) are loosely coupled; switching means (Q1) for turning on and off the double input DC voltage by means of a switching element and outputting the resultant voltage to the primary winding (N1) of the isolation converting transformer (PIT); a primary-side resonance circuit formed of at least one leakage inductance component (L1) comprising the primary winding (N1) of the separation conversion transformer (PIT) and a capacitance (Cr) of a primary-side parallel resonance capacitor to cause the switching device (Q1) To perform the operation of the voltage resonance type; an active clamping device ( 15 ) formed of a series connection circuit of a clamp capacitor (C3) and an auxiliary switching element (Q2) for clamping the output voltage of the primary-side resonance circuit; a voltage feedback device (N3) for feeding back the clamped output voltage from the active clamping device (N3) 15 ), a power factor increase rectification device ( 11 ) comprising a first pair of fast-recovery type diodes (D11, D12) and a second pair of low-freewheel-type diodes (D13, D14), one of the fast-recovery type diodes (D11, D12) and one of the diodes (D13 , D14) of the slow-freewheeling type for rectifying a half-wave of an AC power and the Serving of the rectifying current to one of the smoothing capacitors (Ci1, Ci2) is used, wherein another diode of the diodes (D11, D12) of the fast recovery type and another diode of the diodes (D13, D14) of the slow free-wheeling type for rectifying another half-wave of an AC power for the generation of the rectifying current and the output of the rectifying current to another capacitor of the smoothing capacitors (Ci1, Ci2) serves, together with the smoothing means, to effect the execution of a double DC rectifying operation; wherein the power factor enhancement device ( 11 Further, a first inductance (LT1), with which a diode (D11) of the diodes (D11, D12) of the fast recovery type is connected in series, and a second inductance (LT2), with which another diode (D12) of the diodes (D11, D12) of the high-speed flywheel type is serially connected, and the high-freewheel-type diodes (D11, D12) turn on and off the rectifying current on the basis of the voltage obtained from the voltage feedback means (N3) Increase power factor; a secondary-side resonance circuit (L2, C2) formed of a leakage inductance component (L2) of the secondary winding (N2) of the separation conversion transformer (PIT) and a capacitance (C2) of a secondary-side resonance capacitor on the secondary side; and a DC output generating means (L2, C2, Do, Co) formed by including the secondary side resonant circuit (L2, C2) for receiving and rectifying (Do, Co) an AC voltage passing through the secondary winding (L2, C2). N2) of the isolation conversion transformer (PIT) to produce a secondary side DC output voltage. Schaltnetzteil nach Anspruch 6, ferner umfassend eine Konstantspannungs-Steuereinrichtung (1) zur Ausführung einer Konstantspannungs-Steuerung für die sekundärseitige Abgabe-Gleichspannung (Eo) auf einen Pegel der sekundärseitigen Abgabe-Gleichspannung (Eo) hin.A switched mode power supply according to claim 6, further comprising a constant voltage control device ( 1 ) for performing a constant-voltage control for the secondary-side DC output voltage (Eo) to a level of the secondary-side DC output voltage (Eo). Schaltnetzteil nach Anspruch 6, wobei eine Tertiärwicklung (N3) auf der Primärseite des Trenn-Umsetztransformators vorgesehen ist und als Spannungs-Rückkopplungseinrichtung dient, wobei die Leistungsfaktor-Steigerungs-Gleichrichtungseinrichtung (11) einen Transformator mit einer Primärwicklung (LT1), die als erste Induktivität (L1) dient, und einer Sekundärwicklung (LT2), die als zweite Induktivität (L2) dient, vorgesehen ist und wobei die Tertiärwicklung (N3) des Trenn-Umsetztransformators (PIT) mit einem Schaltungsknoten zwischen der einen und der anderen Diode der ersten Dioden (D11, D12) und mit einer Wechselstromleitung verbunden ist.A switched mode power supply according to claim 6, wherein a tertiary winding (N3) is provided on the primary side of the isolation conversion transformer and serves as a voltage feedback device, wherein the power factor increase rectification device ( 11 ) is a transformer having a primary winding (LT1), which serves as a first inductance (L1), and a secondary winding (LT2), which serves as a second inductance (L2), and wherein the tertiary winding (N3) of the separation conversion transformer (PIT ) is connected to a circuit node between the one and the other diodes of the first diodes (D11, D12) and to an AC line. Schaltnetzteil nach Anspruch 6, wobei die Leistungsfaktor-Steigerungs-Gleichrichtungseinrichtung (11) einen Transformator mit einer Primärwicklung, einer Sekundärwicklung, die als erste Induktivität dient, und einer Tertiärwicklung enthält, die als zweite Induktivität dient, wobei die Primärwicklung des Transformators mit der Primärwicklung des Trenn-Umsetztransformators in Reihe geschaltet ist und als Spannungs-Rückkopplungseinrichtung dient.A switched mode power supply according to claim 6, wherein the power factor increase rectification device ( 11 ) comprises a transformer having a primary winding, a secondary winding serving as a first inductor, and a tertiary winding serving as a second inductor, the primary winding of the transformer being connected in series with the primary winding of the isolation converting transformer and serving as a voltage feedback means. Schaltnetzteil nach Anspruch 6, wobei die Leistungsfaktor-Steigerungs-Gleichrichtungseinrichtung (11) einen Transformator mit einer Primärwicklung, die als erste Induktivität dient, und einer Sekundärwicklung, die als zweite Induktivität dient, und einen Kondensator enthält, der der Primärwicklung des Transformators unter Bildung einer Parallelschaltung parallel geschaltet ist, wobei der Klemmkondensator der aktiven Klemmeinrichtung mit einem Schaltungsknoten zwischen einer der ersten Dioden und der Parallelschaltung verbunden ist.A switched mode power supply according to claim 6, wherein the power factor increase rectification device ( 11 ) comprises a transformer having a primary winding serving as a first inductor and a secondary winding serving as a second inductor and a capacitor connected in parallel with the primary winding of the transformer to form a parallel circuit, the clamp capacitor of the active clamp having a circuit node is connected between one of the first diodes and the parallel circuit.
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